Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

有机硅博士(我学会了如何停止担心和喜欢硅氧烷债券)

编者按:Samantha Rose是一位训练有素的设计师,而不是材料科学家,但当她意识到市场上有一个需要填补的利基时,就像一个真正的制造商一样,她渴望尽可能地学习所需的材料和制造。我们在纽约世界制造者大会上遇见了她,在那里她分享了她与制造商亲的旅程的故事。

我从厨房的抽屉里拿出一把刮刀。我不知何故积累了六七个可供选择的人。也许你也有这样的抽屉 - 一些带硅胶刀片的刮刀,一些带塑料,一些带有普通木柄,有些带金属或塑料或竹子。当我扫描它们时,不满意,我想知道:为什么我有七把刮刀,为什么它们都这么不合适呢?

我选了一个。硅胶刀片:柔软,热安全,色彩鲜艳。木柄:烧毁,并从洗碗机翘曲。我将刀片和手柄拉开,以便在最后一次使用时找到一些干燥的残留物。我想,“他们为什么不把它们单独制成?”

一体式硅胶刮刀就是答案。它不会在炉子上燃烧或熔化,也不会在洗碗机中翘曲。它将无缝且坚固,易于清洁。但它只是不存在。我到处都是商店,没有运气。知道我现在所知道的,也许是价格 - 它们的生产成本很高!但话说回来,也许只是之前没有人真正想过这么多。无论如何,我想要一个。我想做一个。

因此开始了为期两年的有机硅专业知识和刮刀完美的追求。我想制作一款可以永久使用的刮刀,使用FDA认可的食品级硅胶和高热安全等级。 (我在家里塑造了几个原型,认为如果它能正常工作,我会为朋友和家人做一些礼物。这些模型很酷,但缺乏润色。)一旦我决定搬到专业制造商那里,出现了更多有趣的问题。我们如何优化刀片的灵活性?我们应该在核心使用什么材料来平衡并最大限度地减少保温?最重要的是:我们如何才能获得耐热性?

随着研发阶段的继续,食品安全有机硅的耐热性问题变得令人着迷。一些器具制造商声称其包装上的温度低至350°F,而其他制造商则高达800°F。有数十种标签表示600°F,650°F或700°F。温度声称的变化是巨大的,令人困惑。毕竟 - 我知道这一点,因为现在我是硅胶专家 - 根据FDA法规,有限数量的“成分”可以用于有机硅,符合食品安全标准。添加错误的东西,你最终会得到一种能够承受更高温度的弹性体,但更适合与喷射燃料接触而不是炒鸡蛋。

我阅读,谷歌搜索,阅读更多 - 所有寻找“最好的”材料。我采访了几位具有重要理论和实践知识的有机硅特性的科学家。我把样品送到实验室进行测试。

热稳定弹性体背后的硬科学是令人着迷的,也许最好留给Robert A. Rhein这样的人,他代表加利福尼亚州中国湖的海军武器中心撰写了一篇关于这个主题的综合评论。正如你可能从中推断的那样。上一句话,这家伙是真正的火箭科学家。在一份长达42页的报告中,他列出了有机硅弹性体的概述,这些有机硅弹性体在惰性气氛,空气或水存在下测试其热稳定性(每种情况,自然会产生不同的结果)。他的报告成了我的圣经,最后让我得出结论 家用品牌告诉你他们的硅胶在550°F以上是耐热的,这是完全错误的。

重要的是要指出“稳定性”和“反应性”之间的区别。惰性气氛测试本身测量硅树脂的稳定性。实际使用必须考虑反应性,最常见的是氧气和水。木制刮刀会因为它与氧气发生反应而变焦;在长时间暴露下,它会分解并释放出气体副产物,然后这些气体将与氧气结合 - 化学上就是它在着火时发生的事情。在惰性气氛(氩气或氮气)中进行测试可提供可重复的,可控的测量,但不能单独用于评估任何材料的安全使用温度。 “通过数字,”这些惰性气氛测试显示更高的结果 - 结果证明稳定性,但没有反应性。作为一个书呆子对我来说很有吸引力的结果,但对于我作为家庭厨师来说并不是那么有用。

在现实世界的烹饪环境中(即在实验室设备的惰性气体测试室外),对于食品安全的有机硅,实际的耐热性限制相当窄,并且在长时间暴露的情况下使您处于400°F的中间范围内。 525°F左右的瞬间热量是可以的。高于550°F,您正在寻找非常快速的降解。在分子尺度上,聚合物链重排,气体副产物逃逸;在宏观尺度上,颜色,纹理和脆性等物理性质会被永久性地改变。在986°F,在氧气存在下测试的样品将完全分解 - 剩余的,改性的聚合物和气体副产物将保留下来。

那么为什么一些公司要求更高的温度?粉笔到市场营销。假设,在惰性气氛中进行的某些实验室测试可能会为其他善意的营销人员提供更高的数字,从而决定在一件包装上写什么。更大的声音更好。但这对消费者来说似乎不公平,消费者的厨房里充满了氧气和火焰而不是氩气。这是公平的:我们都使用相同的硅胶。我们所有的厨房品牌。食品安全的有机硅具有有限数量的成分,因此具有有限的特性和性质。它的耐热性大约在450°F-525°F左右。这是一个基于烹饪环境,材料暴露于热量的时间以及许多其他因素的范围。

在GIR(Get It Right),我们选择发布464°F作为我们的“官方”耐热温度。这是一个保守的估计。你可以在没有任何不利影响的情况下瞬间达到525°F。但是对于长时间暴露,以及我们想要为我们的“坚不可摧”的刮刀提倡的那种重型使用,464°F是一个更值得信赖的门槛。我喜欢把它想象成速度限制 - 这是一个旨在保证你安全的指南。保持在464°F以下,你可以转离炉子,切另一个洋葱,然后回来时不必担心拿起它时会烧手。如果你想测试速度限制,但只要知道你在快速行驶时需要特别注意。顺便提一下,每种普通食用油的燃点都远低于这个限度。实际上,在你对刮刀的结构完整性产生任何影响之前,你会破坏你的晚餐。

深入研究有机硅研究最终为我们的产品设计和制作过程提供了信息,同时也提出了一个有趣的营销挑战。感觉房间里唯一一个完成指定阅读的人很难。特别是当答案难以捉摸并且值得花费数小时研究时。我的营销人员希望我们的刮刀能够耐热到600°F。但它们不可能 - 它只是不起作用。当你在别人的包装上看到它时,不要买它。如果你问Samantha是首席科学官,我会告诉你科学总是胜利,你不应该相信你所读到的一切(除非它是由火箭科学家写的)。

我们现在正在制造新产品,超越刮刀,最终超越厨房。为了资助合资企业并分享我们的故事,我们在Kickstarter上展示了迷你,瘦身和专业刮刀,并扩展到全系列的脚蹼,勺子和刮刀。它们几乎是坚不可摧的,是的 - 它们都耐热到464°F,就像我的研究所说的那样。

如今,黑客攻击自己的教育是一个热门话题,我想你可以说这就是我成为硅胶专家所做的。首先,我保持乐趣。我从各种来源获取知识,专注于搜索的效率和特异性。当看起来没有任何可靠的答案时,我坚持不懈,从不停止提问。我把它与有形的,可制造的东西联系起来 - 给知识一个目的并让它驱动创造。我拨打了一些电话。莱茵博士很高兴在加利福尼亚退休,他说我做对了。

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