Tại sao đôi khi thức ăn vẫn bị dính vào đáy chảo chống dính?

Anh em có bao giờ bắt gặp hiện tượng dù là sử dụng chảo/nồi chống dính, thế nhưng đôi khi thức ăn vẫn bị dính vào đáy chảo chưa? Vậy nguyên nhân gây ra hiện tượng ấy là gì, liệu có phải do đã mua phải đồ dỏm, hay là do chảo không còn sử dụng được nữa? Mời anh em cùng mình đi tìm lời giải đáp nha.

Sơ lược về quá trình phát minh ra chảo chống dính

Vào năm 1938, Roy Plunkett - một nhà khoa học người Mỹ, đã vô tình tìm ra hợp chất polytetrafluoroethylene (PTFE, hay còn gọi là Teflon) - chính là sản phẩm của quá trình polyme hóa tetrafluoroethylen (TFE), khi ông đang thực hiện nghiên cứu để tìm kiếm chất làm lạnh phù hợp cho chlorofluorocarbon (CFC).

Quá trình này được chính ông thuật lại như sau: Trợ lý của ông đã chọn một trong những bình chứa mà họ đang dùng để chứa khí tetrafluoroethylen (TFE) ở "nhiệt độ đá khô", -78,5 °C, cho đến khi các bình này đạt đủ điều kiện có thể khử trùng bằng clo để nhóm nghiên cứu sử dụng cho thí nghiệm của họ. Thế nhưng, khi mở van, khí TFE dường như đã biến mất bởi nó không "chảy ra" như thông thường. Sự việc kỳ lạ này khiến nhóm nghiên cứu phải mở bình chứa để kiểm tra, và họ phát hiện rằng thay vì khí TFE, họ tìm thấy sự xuất hiện của một loại bột màu trắng - chính là PTFE. Hợp chất này có những tính chất như:

• Trơ về mặt hóa học: Rất bền với các tác nhân hoá học (không tác dụng với dung dịch axit, kiềm đậm đặc, với các tác nhân oxi hoá mạnh (nước cường thuỷ)
• Chịu nhiệt tốt: Không bị giòn đi trong không khí lỏng, không mềm đi trong nước đun sôi, không biến đổi trạng thái trong khoảng từ -190 °C đến 300 °C
• Có độ ma sát bề mặt rất thấp: Có hệ số ma sát rất nhỏ (0,04), độ bền nhiệt cao (tới 400 °C mới bắt đầu thăng hoa), không nóng chảy, phân huỷ chậm
• Cách điện tốt, không chịu ảnh hưởng của điện từ trường

→ Tuy không thích hợp để sử dụng như một chất làm lạnh, nhưng với những đặc tính trên, PTFE đã được công nhận là một lớp phủ chống dính tuyệt vời.

PTFE được chính thức cấp bằng sáng chế vào năm 1941 và được đăng ký nhãn hiệu dưới tên Teflon vào năm 1944, thuộc sở hữu của hãng DuPont. Marc Gregoire chính là nhà khoa học đã ứng dụng đặc tính của Teflon để biến dụng cụ nấu ăn bằng nhôm của vợ minh thành những chiếc nồi/chảo chống dính, bởi vì vợ ông đã yêu cầu ông "hãy làm ra dụng cụ nấu ăn để khi nấu sữa, sữa sẽ không bị dính vào nồi nữa"

Vậy thì tại sao đôi khi vẫn có thức ăn bám lại trên bề mặt chảo/nồi chống dính?

Các nhà nghiên cứu tại Học viện Khoa học Séc cũng đã tò mò về lý do gây ra hiện tượng ấy, và họ đã quyết định tiến hành thí nghiệm để kiểm tra nguyên nhân. Họ quay lại quá trình đun dầu hướng dương trên hai loại chảo, một chiếc chảo phủ lớp sứ chống dính và một chiếc chảo Teflon. Trong quá trình đó, nhóm nghiên cứu nhận thấy phần trung tâm của cả 2 chiếc chảo đã nhanh chóng "được hong khô" và không còn ngập dầu nữa.



Theo Alexander Fedorchenko - nhà vật lý cũng thuộc nhóm nghiên cứu, cho biết, thức ăn bị kẹt vào giữa chảo là kết quả của hiện tượng đối lưu nhiệt mao dẫn - một biến thể của hiện tượng đối lưu nhiệt gây ra bởi Hiệu ứng Marangoni", cũng tương tự như hiện tượng "hiệu ứng vòng cà phê" hay "nước mắt rượu vang", khi mà cà phê đọng lại thành một vòng tròn dính vào đáy ly, cũng là một trong những hiện tượng thu hút rất nhiều sự quan tâm của giới vật lý.




Hiệu ứng Marangoni là sự dịch chuyển vật chất bên trên hoặc bên trong một lớp chất lưu do sự khác nhau của sức căng bề mặt. Hiệu ứng này được phát hiện đầu tiên vào năm 1855, trong một thí nghiệm của kỹ sư người Ireland - James Thomson, về hai chất lỏng có sức căng bề mặt khác nhau. Sau đó, vào năm 1871, nhà vật lý người Ý - Marangoni, đã hoàn thiện và phát biểu về nó như một hiệu ứng về sức căng bề mặt.

Trong trường hợp thức ăn dính vào giữa chảo chống dính, đó chính là hiện tượng xảy ra khi xuất hiện dải nhiệt độ hình thành trong lớp dầu ăn khi chảo được làm nóng từ dưới lên — cũng chính là hiện tượng đối lưu nhiệt mao quản đã đề cập phía trêm. Khi nhiệt độ tăng, và sức căng bề mặt giảm tương ứng đã hình thành một dải sức căng bề mặt. Lớp dầu sau đó dần chảy lan ra rìa ngoài và ngày càng trở "mỏng" hơn cho đến khi "vỡ" ra hoàn toàn, để lại một vùng khô ráo ở giữa chảo.



Để tránh gặp hiện tượng này, người dùng chảo không dính hay các dụng cụ nấu nướng tương tự nên áp dụng một số biện pháp như: tăng độ dày màng dầu (ý chỉ sử dụng lượng dầu nhiều hơn), sử dụng mức nhiệt vừa phải, làm ướt hoàn toàn bề mặt chống dính bằng dầu, sử dụng dụng cụ nấu có đáy dày hoặc đảo thức ăn thường xuyên trong khi nấu



Bên cạnh đó, phát hiện này của các nhà nghiên cứu không chỉ là hiện tượng chỉ giới hạn ở dụng cụ nấu nướng. Họ nói thêm rằng, hiện tượng tương tự như "hiệu ứng vòng cà phê", hay hiện tượng xuất hiện vùng khô trên bề mặt chảo chống dính đang chứa dầu ăn như trên cũng là những hiện tượng khá phổ biến trong đời sống hằng ngày và trong cả ngành kỹ thuật.



Ví dụ như khi hà hơi lên bề mặt cửa kính, mặt kính đang đục nhưng bỗng trong dần trở lại trừ trong ra ngoài. Hay như trong ngành khoa học ký thuật điện tử, các cột chưng cất chất lỏng, máy lọc công nghiệp và các thiết bị khác có linh kiện điện tử... cũng trang bị một lớp màng mỏng bằng chất lỏng, và khi các thiết bị, kinh kiện ấy xuất hiện vùng khô hoặc xuất hiện hiện tượng "vỡ màng chất lỏng", nghĩa là nó đang báo hiệu rằng thiết bị/linh kiện ấy đang ở trong tình trạng không ổn định bởi chũng đang phải chịu ảnh hưởng của lượng nhiệt quá lớn so với quy định. Vậy nên, kết quả của việc nghiên cứu những hiện tượng này là vô cùng có ích và có thể ứng dụng rộng rãi hơn trong nhiều khía cạnh khác, đặc biệt là đối với việc bảo quản và sửa chữa đồ vật.

Tham khảo Arstechnica, Wikipedia (1) (2), ledauphine
Hình ảnh tham khảo GG