Политетрафторэтилен (тефлон, фторопласт-4) (-C2F4-)n — полимер тетрафторэтилена. Эта пластмасса, по виду напоминающая парафин или полиэтилен, обладает уникальными физико-химическими свойствами.

Материал не разрушается под влиянием щелочей, кислот и даже смеси азотной и соляной кислот, остаётся гибким и эластичным при температурах от минус 196 до плюс 250 °C. Применяется в разных областях науки, техники и в быту. Патент на изобретение тефлона принадлежит американской компании DuPont.

«Мы очень хорошо понимали, что если сумеем избавить этот полимер от недостатков, то сделаем хорошее дело для промышленности, науки, людей»

Хатипов Сергей Амерзянович, заведующий лабораторией радиационной стойкости полимерных материалов ФГУП Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л. Я. Карпова (ФГУП НИФХИ им. Л.Я. Карпова), доктор физико-математических наук.

“Недостатки — суть продолжение моих достоинств”, — мог бы сказать о себе политетрафторэтилен, и, действительно, химическая инертность групп CF2 (их в одной макромолекуле до 200 тысяч) является причиной сильных качеств полимера и одновременно с этим способствует его слабости — ползучести. “Я также неисчерпаем, как электрон”, — мог бы продолжить политетрафторэтилен, и, точно, науке по-прежнему неясна природа его рекордно низкой радиационной стойкости и низкой стойкости к истиранию.

При трении о сталь от этого полимера летят “перья”, хотя он и обладает самым низким коэффициентом трения. Имея самую высокую химическую стойкость и не разрушаясь под влиянием даже такой смеси, как азотная и соляная кислоты, он настолько плохо переносит радиацию, что погибает от доз, при которых ещё “здравствуют” бактерии.

Самый лучший диэлектрик, он пластичен и не трескается при механическом воздействии в области криогенных температур, но настолько ползуч, что при относительно небольшом давлении начинает необратимо терять форму.

Однако “слабости” фторопласта-4 — не помеха к использованию привлекательных для промышленности характеристик, решили  учёные и стали добавлять в полимер другие материалы, делая композиты. Правда, примеси действуют согласно поговорке “одно лечим, другое калечим”. Так, композиция увеличивает коэффициент трения, уменьшает стойкость полимера к агрессивной среде. Казалось бы, победить “недуги” материала, не портя его ценных свойств, невозможно. Однако учёные из лаборатории радиационной стойкости полимерных материалов Научно-исследовательского физико-химического института им. Л.Я. Карпова (НИФХИ) сумели создать уникальный по своим свойствам модифицированный фторопласт-4, который лишен слабостей, но сохраняет все свои достоинства. Причём сделали это весьма оригинальным способом.

“Как это ни парадоксально, но для получения столь удивительной по свойствам модификации фторопласта-4 мы решили применить ионизирующее излучение, к которому, как известно, этот полимер крайне не стоек, и мы использовали эту его “слабость”. Нашу идею поддержала Роснаука, благодаря чему мы довели её до опытного производства”, — рассказывает заведующий лабораторией Сергей Хатипов. Результаты превзошли ожидания.

Материал применим во всех отраслях промышленности. К тому же он даёт пищу для новых конструкторских решений.

Сканирующий зондовый микроскоп «НаноСкан». Позволяет изучать морфологию и измерять физико-механические свойства поверхности на уровне наноструктур (10 нм)

“Радиационная модификация фторопласта-4 имеет даже более низкий коэффициент трения, чем исходный материал, но по износостойкости превосходит его в 10—20 тысяч раз, что само по себе является революцией в трибологии! — объясняет Сергей Хатипов. — Новый материал обладает упругой реакцией на механическое воздействие, что приводит к многократному снижению ползучести. И самое удивительное — полимер стал стойко выдерживать радиационную нагрузку”.

Вопрос о природе столь необычной метаморфозы материала остаётся до сих пор не до конца изученным и требует исследований на фундаментальном уровне.