全氟化合物溶解氧气的原理是什么？
2025.05.21
全氟化合物的能做不粘锅涂料，聚四氟乙烯能做各种实验阀的一个原因是它们的性质非常稳定，而且和其他化合物的分子间作用力很弱。全氟化合物自身的分子间作用力也很弱，而且极性很低（这些和氟的高电负性和较小的原子半径相关）。因此全氟化合物被称为“Gas-Like Liquids”（像气体的液体），基本可以当作是“伪装成液体的气体”，与之相对的就是离子液体（Ionic Liquids），“伪装成液体的离子化合物”。所以全氟化合物溶解氧气的原理可以简单地想成是“相似相溶”。
下图左边是极性的比较，右边是不同溶剂中氧溶解体积分数的比较，其实苯和辛烷这些低极性有机化合物的氧气溶解量也不低，但安全性比不过全氟化合物。
另外，因为全氟化合物分子间作用力非常低，所以分子之间的空隙也大，气体“进去”也更容易。
在液体中创造永久性的大空隙以吸收气体的思路现在也有文章报道.所以容易形成空隙也是一个因素，可以通过选择适当的结构优化使全氟化合物对氧气的选择性更高.
对于链运动受限的高分子又有不同。把聚四氟乙烯中一半的-CF₂-换成-CH₂-就会得到聚偏氟乙烯PVDF ：(CH₂CF₂)n，看起来好像极性非常大，但的热力学稳定状态是下图中上面的α相。这个α相是基本上非极性的，而下面的才是极性很大的β相，这个相一般需要外加极化才能得到。全氟取代的高分子极性低也可以用这个模型解释。
PVDF常见的相不止这两种，这种材料也很容易结晶，除了做耐腐蚀材料、电性能材料还能用于蛋白分离和锂电池中
把部分-CH₂-换成-CHF-后就是聚(偏氟乙烯-三氟乙烯) P(VDF-TrFE) ：(CH₂CF₂)m(CHFCF₂)n的结构，很明显，这种共聚物更容易形成极性大的β相，现在这个二元共聚高分子经常用做柔性压电材料。
