铁氟龙发明
Fluoro resin brief
意外的产物——铁氟龙
化学家常常要做很多实验才能找到所要的产物，也就是把试料Ａ加上试料Ｂ，在不同实验条件下（如温度、压力、pH 值、溶剂等）产生不同的产物。在化学史上，就有许多产物是无意中发现的，本文介绍一个美国杜邦公司的著名产品——铁氟龙（teflon）。
小百科
铁氟龙是杜邦注册的商标，学名是聚四氟乙烯，是氟碳聚合物。它是一种无色、无味、光滑、耐高温、不怕酸或碱的塑料材料，应用于不沾锅、航天飞机零件、真空设备等
发明者
罗义‧甫南克（Roy J. Plunkett, 1910–1994）是铁氟龙的发明者，他出生于俄亥俄卅的纽卡斯镇（New Carlisle），1936年获得俄亥俄大学的化学博士学位，同年进入杜邦公司担任化学研究员，二年后无意中发明了铁氟龙（美国专利第 2,230,654 号）。
灵机一动
甫南克在杜邦公司的工作是有关氟里昂（Freon, chlorofluorocarbon）的制造，氟里昂是做为冷冻剂与清洁剂用的，制造原料是四氟乙烯。1938 年 4 月，有一天早上他的助理在实验时，扭开一个装有四氟乙烯的高压气缸瓶（gas cylinder），但没有气体释放出来，助理问甫南克是否昨天他把四氟乙烯用光了，甫南克很肯定地说：「没用过。」他们就用铁丝穿插气缸瓶的口，以确认开关并没有问题。接着就测量气缸瓶的重量，发现跟进货时一样，比一般空瓶重多了。
甫南克一时好奇，就要工场的工人把铸铁制造的气缸瓶锯开，他发现里面有一堆白色粉末，就用手抓一把，这些粉末非常滑润，嗅一嗅，也没有什么味道，仔细查看，这些粉末也不会沾黏在气缸瓶壁上。以他化学博士的训练，他进一步做化学分析，发现这些白色粉末是四氟乙烯的聚合物。后来测试物理化学性质，发现这些粉末能耐高温、耐酸、耐碱、防腐、具有低表面摩擦力等性质。他也找出制造四氟乙烯聚合物的方法，并申请专利，杜邦就以铁氟龙做为商标。
广泛用途
时值第二次世界大战，美国正在制造第1颗原子弹（以铀–235 为放射性材料），需要一种耐高温、不怕酸和碱的材料来做密封垫。国防部向杜邦公司求助，铁氟龙就派上用场，也成了军事机密用品，不准公开贩卖。一直到大战结束，1946 年杜邦才推铁氟龙上市。
不黏壁而耐高温的特性，使得铁氟龙很快就普遍应用在日常用品中，最早期的应用是厨房的不沾锅、炉、用具等，这些用具镀有一层铁氟龙。后来也应用在家具用品，可以防水、防污。铁氟龙又有绝缘性质，可以当电线、电缆的保护外层，美国宇宙飞船的许多零件也都使用铁氟龙材料。另外，桥梁间的温差调节空隙也是以铁氟龙为材料。
杜邦公司的铁氟龙工作团队有二十几人，其中有一位员工叫高尔（William L. Gore）对铁氟龙的应用有特别的贡献。例如用铁氟龙来做电线的保护外层是他想出来的，他又设计露营用的铁氟龙帐篷，可防水，还有透风功能。后来高尔自己成立公司推出许多铁氟龙的产品，如铁氟龙纤维（Gore-Tex）做防水、防风的纺织品。1960 年代，正逢半导体晶体起飞，于是高尔就把铁氟龙用在各种计算机材料上。
1970 年代，高尔全家到丹佛滑雪，在一个偶然的场合，碰到一位外科医师爱斯曼（Ben Eiseman）。高尔告诉爱斯曼医师有关铁氟龙的耐温、润滑特性，爱斯曼灵机一动就向高尔要些铁氟龙材料。爱斯曼说他先前试了许多材料来做人体器官、关节的代替品，但人体的免疫系统都呈现排斥现象。
爱斯曼先把铁氟龙材料试用在猪的身上，猪没有排斥，而且效果十分良好。几次动物实验后，都没有排斥现象，他就试用铁氟龙材料做人造膝盖关节，效果良好。接着就有人用铁氟龙制造人造心脏，后来人造膝盖的移植手术都曾经采用铁氟龙做材料，自此铁氟龙变成了医疗材料。
击掌回响
虽然铁氟龙是无意中发现的，但铁氟龙并不是天然物，是人造的化合物，因此仍然属于发明，甫南克于 1985 年被征召入美国发明家名人堂。
甫南克有好奇心、有求真及「准备的心」，才会进一步去分析气缸瓶中的白色粉末，而发现这从天降下来的礼物。他有完整的数据，实验前后的重量都有详细的纪录，才会觉得气缸瓶没有释放出气体是奇怪的事。如果他没有良好的化学训练，这件事可能就不了了之。同时也是甫南克的职业执着，驱使他请技工把气缸瓶锯开，也才有铁氟龙的发现与发明，让我们可以享受铁氟龙带来的便利。
深度阅读资料
Flatow, I. (1993) They All Laughed... From Light Bulbs to Lasers: The Fascinating Stories Behind the Great Inventions That Have Changed Our Lives. Harper Paperbacks, New York, USA. http://en.wikipedia.org/wiki/Teflon http://www.invent.org/hall_of_fame/121.html
本文作者：林天送
美国圣路易华盛顿大学化学暨神经科学系
发表日期：2009/11/4
相关附件：《科学发展》2009年11月，443期，70 ~ 73页