Beberapa waktu lalu, saya sedang menonton presentasi online seorang fisikawan yang sedang membahas proses sintesis unsur-unsur berat. Ini adalah unsur-unsur pada tabel periodik yang lebih berat dari uranium. Banyak dari yang muncul di baris di bagian bawah tabel periodik dibuat "secara alami" selama penelitian pengembangan dan pengujian senjata atom pertama. Tetapi semakin tinggi nomor atom, semakin sulit untuk menghasilkan unsur-unsur ini. Hasil menjadi sangat rendah, kadang-kadang hanya beberapa atom, dan ini meluruh dengan cepat, sehingga sangat sulit untuk mengetahui apa yang sebenarnya telah dibuat.
Tujuan dan nilai praktis dari jenis penelitian ini tidak selalu jelas bagi mereka yang mendanai proyek, sehingga ada kebutuhan untuk membenarkannya, yang dilakukan fisikawan ini menjelang akhir pembicaraannya dengan menggambar analogi program luar angkasa. Dia menceritakan sebuah argumen yang dibuat oleh salah satu orang penting di NASA bahwa meskipun tampaknya pergi ke bulan bukanlah contoh uang yang dihabiskan dengan baik, jika kita tidak melakukan usaha seperti itu maka kita tidak akan pernah menemukan Teflon. Idenya, tentu saja, adalah bahwa usaha teknologi besar menghasilkan manfaat tambahan di sepanjang jalan karena dibutuhkan untuk mendukung tujuan utama.
Teflon, tentu saja, adalah nama dagang untuk bahan yang dikenal sebagai poli(tetrafluoroetilena) atau PTFE. Ini memiliki seperangkat properti yang sangat tidak biasa, beberapa di antaranya akrab bagi masyarakat umum. PTFE juga memunculkan berbagai fluoropolimer lainnya. Tapi sebagus apa pun argumen pejabat NASA itu, ternyata salah. PTFE ditemukan, secara tidak sengaja, ternyata, pada tahun 1938, hampir dua dekade bahkan sebelum kita mulai berpikir untuk mengirim roket dari atmosfer kita ke orbit Bumi, dan lebih dari 30 tahun sebelum kita mendaratkan manusia di permukaan Bulan.
Sejarah penemuan PTFE tampaknya mirip dengan polietilen. Jika Anda melihat kimia polietilen dan PTFE, Anda dapat melihat beberapa kesamaan. Rantai polietilen adalah tulang punggung karbon dengan atom hidrogen mengisi semua lokasi yang memanjang dari atom karbon ini. Di PTFE, semua atom hidrogen telah diganti dengan atom fluor, maka nama materialnya. Seperti etilena, tetrafluoroetilena adalah gas pada suhu kamar. Eric Fawcett dan Reginald Gibson secara tidak sengaja mempolimerisasi polietilen dari gas etilen selama eksperimen yang menempatkan gas etilen di bawah tekanan yang sangat tinggi. Penemuan PTFE mengikuti jalur yang sama, namun dalam hal ini pembuat material tidak mencoba membuat polimer baru, tetapi hanya mencoba membuat refrigeran yang baru ditemukan.
Roy Plunkett, orang yang dikreditkan dengan penemuan PTFE, adalah seorang ahli kimia yang dipekerjakan oleh DuPont segera setelah menerima gelar doktornya dari Ohio State. Dia telah menyelesaikan pekerjaan sarjananya di Manchester College di mana untuk sebagian waktu, teman sekamarnya adalah Paul Flory. Flory, Anda mungkin ingat, membantu Wallace Carothers memahami reaksi kimia yang terkait dengan polimerisasi bahan nilon dan melanjutkan untuk melakukan penelitian fundamental yang inovatif dalam polimer yang membuatnya dianugerahi Hadiah Nobel Kimia tahun 1974.
Sementara Flory mengeksplorasi materi pada tingkat teoretis, Plunkett menghabiskan seluruh karirnya di dunia usaha praktis di DuPont. Proyek pertamanya adalah penyelidikan kimia baru untuk refrigeran. Ini mengambil bentuk fluorokarbon terklorinasi, CFC yang sama yang sejak itu menjadi anak poster untuk dampak lingkungan yang negatif. Sangat mudah untuk melupakan bahwa sebelum munculnya CFC, zat pendingin didasarkan pada bahan kimia seperti amonia dan belerang dioksida, yang sering meracuni pekerja industri makanan serta orang-orang yang cukup beruntung memiliki pendingin di rumah mereka.
Plunkett telah mensintesis sekitar 100 pon tetrafluoroetilena dan telah menyimpan gas dalam silinder kecil pada suhu yang sangat rendah untuk persiapan klorinasi untuk membuat zat pendingin baru. Suatu hari, saat memasang salah satu silinder, asisten Plunkett, Jack Rebok menemukan bahwa ketika dia membuka katup pada silinder, tidak ada gas yang keluar. Namun, silinder itu memiliki berat yang sama dengan silinder yang penuh dengan gas. Ketika Plunkett dan Rebok membuka tutup katup dari silinder, mereka menemukan sejumlah kecil zat putih seperti lilin dengan beberapa sifat yang luar biasa. Bahan tersebut menunjukkan titik leleh yang sangat tinggi, inert secara kimiawi, dan memiliki koefisien gesekan yang sangat rendah. Pemotongan silinder terbuka menghasilkan jumlah yang lebih besar dari zat baru. Analisis menunjukkan bahwa di bawah tekanan, tetrafluoroetilena telah dipolimerisasi menjadi PTFE.
Plunkett tidak pernah memiliki kesempatan untuk mengembangkan PTFE menjadi produk komersial yang akhirnya menjadi Teflon. (keluarga fluoropolimer ini dipisahkan dari DuPont pada tahun 2013 menjadi Perusahaan Chemours.) Komersialisasi ditunda hingga tahun 1945 karena tingginya biaya pembuatan polimer dan fakta bahwa kombinasi sifat-sifatnya menjadikannya bahan penting untuk upaya militer Perang Dunia II. Secara khusus, PTFE memecahkan masalah mendesak yang terkait dengan pemurnian uranium yang dapat dibelah. Proses konversi uranium melibatkan produksi uranium heksafluorida (UF6 ), yang sangat korosif dan menghadirkan masalah penanganan yang signifikan di Los Alamos dan di Laboratorium Nasional Oak Ridge, di mana pekerjaan pengayaan uranium sedang dilakukan sebagai bagian dari pengembangan senjata atom pertama. PTFE memiliki ketahanan kimia yang diperlukan untuk mencegah korosi oleh UF6 .
Paten diajukan untuk PTFE pada tahun 1941. Pada saat itu, Plunkett telah dipromosikan ke divisi berbeda dari DuPont yang memproduksi aditif bensin tetraetil timbal. Ini menggambarkan hubungan yang menarik antara DuPont dan General Motors selama periode waktu ini dan menghasilkan persimpangan yang menarik antara karir Plunkett dan ahli kimia Thomas Midgely.
Midgely adalah seorang ahli kimia yang mulai bekerja di General Motors pada tahun 1916 dan pada tahun 1921 membuat penemuan bahwa menambahkan timbal tetraetil ke bensin mencegah knocking pada mesin pembakaran internal. Pada tahun 1923, GM menciptakan General Motors Chemical Company untuk mengawasi produksi timbal tetraetil oleh DuPont. Pada akhir 1920-an, Frigidaire adalah divisi dari General Motors. Divisi penelitian di GM melihat perlunya mengembangkan refrigeran yang merupakan alternatif yang tidak mudah terbakar dan tidak beracun bagi perusahaan lama seperti amonia, sulfur dioksida, dan propana.
Mereka mengidentifikasi alkil halida sebagai bahan yang ideal karena senyawa ini mudah menguap dan lembam secara kimia. Midgely adalah bagian dari tim yang mensintesis CFC pertama, dichlorodifluoromethane, sekarang dikenal sebagai Freon 12. Senyawa inilah yang sedang dibuat oleh Plunkett ketika dia menemukan PTFE. Keterlibatannya dengan CFC akan berlanjut ketika dia ditugaskan untuk mengarahkan produksi Freon di DuPont di kemudian hari dalam karirnya.
Penemuan PTFE akhirnya mengarah pada penciptaan berbagai fluoropolimer yang dapat diproses dengan lelehan yang memungkinkan pencetakan injeksi yang rumit, serta ekstrusi dan pencetakan tiup. (Foto:Performance Plastics Ltd.)
PTFE menyediakan platform untuk pengembangan berbagai macam fluoropolimer yang lebih mudah dikendalikan daripada PTFE murni dan umumnya dapat diproses dengan lelehan. Beberapa bahan ini, seperti fluorinated ethylene propylene (FEP), dan perfluoro alkoxy (PFA), dicetak pada kondisi yang sangat menuntut. Kopolimer dengan kandungan fluor yang lebih rendah seperti etilena-tetrafluoroetilena (ETFE) dan etilena-klorotrifluoroetilena (ECTFE) dapat dijalankan pada suhu yang agak lebih rendah, dan polivinilidena fluorida (PVDF) dapat dicetak pada suhu yang relatif ringan karena titik lelehnya sekitar 160
C (320
F).
Beberapa dari bahan ini adalah elastomer sementara yang lain adalah bahan semi-kaku yang relatif lunak yang sering diisi dengan mineral atau karbon. Semua bahan ini bermanfaat dalam berbagai tingkat dari keberadaan fluor, yang berkontribusi terhadap ketahanan kimia, ketahanan pembakaran, dan koefisien gesekan yang rendah. Banyak dari bahan ini juga memberikan sifat isolasi listrik yang sangat baik dan banyak digunakan dalam aplikasi listrik dan elektronik. PTFE juga digunakan sebagai pengisi di banyak polimer lain untuk memberikan koefisien gesekan yang lebih rendah dan meningkatkan sifat keausan.
Properti yang PTFE paling terkenal, karakter anti lengketnya, tidak dieksploitasi secara komersial sampai pertengahan 1950-an, ketika pertama kali diterapkan pada peralatan masak logam. Sampai hari ini, PTFE adalah satu-satunya bahan yang diketahui yang tidak dapat dipatuhi oleh kaki tokek dan merupakan subjek dari lebih banyak paten daripada produk lain yang pernah dikembangkan DuPont. Sementara Plunkett tidak pernah terlibat dalam komersialisasi polimer, namanya ada di sebagian besar paten ini dan dia tetap menjadi orang paling terkenal yang terkait dengan PTFE.
Dia terus menerima pengakuan atas penemuan kebetulan selama bertahun-tahun. Mengingat apa yang kita ketahui hari ini, sejarah mungkin tidak terlihat baik pada keterlibatannya di kemudian hari dengan bensin bertimbal dan pendingin CFC, tetapi tidak dapat disangkal bahwa penciptaan PTFE dan polimer turunannya memiliki dampak menguntungkan yang signifikan pada keadaan teknologi modern kita.
Dalam angsuran kami berikutnya, kami akan mengalihkan perhatian kami ke pengembangan lanjutan dari keluarga termoplastik rekayasa dengan diskusi bahan lain yang sangat berpengaruh, polikarbonat.
TENTANG PENULIS:Michael Sepe adalah konsultan bahan dan pemrosesan independen yang berbasis di Sedona, Arizona, dengan klien di seluruh Amerika Utara, Eropa, dan Asia. Dia memiliki lebih dari 45 tahun pengalaman di industri plastik dan membantu klien dengan pemilihan material, merancang untuk manufakturabilitas, optimasi proses, pemecahan masalah, dan analisis kegagalan. Hubungi:(928) 203-0408 •[email protected]
Pembuluh darah
Sejarah industri dan pembangunan di British Columbia Sebelum Vancouver menjadi Kota Kaca, kota ini menjadi tuan rumah bagi basis industri yang kuat—yang diperlukan untuk mendukung industri dan pengembangan SM. Pertambangan, perikanan, dan kehutanan adalah pendorong utama pertumbuhan ekonomi, dan l
Chatbot memiliki sejarah yang kaya dan beragam. Sekarang, aplikasi untuk teknologi berkembang melampaui layanan pelanggan ke dalam pemecahan masalah yang lebih dalam. Sejarah chatbot Chatbot pertama dikembangkan pada tahun 1966 di MIT — mereka menyebutnya ELIZA. ELIZA, ibu dari semua chatbot, menj
Kunci untuk mendapatkan bagian akhir yang optimal dimulai dengan memilih bahan yang tepat. Dengan mempersempit jenis bahan pemesinan yang paling cocok untuk suku cadang akan mengarah pada pemilihan bahan yang paling tepat dan hemat biaya. Berikut adalah beberapa hal yang perlu dipertimbangkan saat m
Ketika Zaman Es terakhir mengukir Great Lakes dan sistem sungai yang kuat di tempat yang akan menjadi Midwest Amerika, dasar diletakkan untuk pembangkit tenaga listrik manufaktur untuk membangun. Jutaan tahun kemudian, sistem sungai ini akan menyediakan transportasi bagi para pelancong, tetapi pabri
