إن شحن المواد العازلة عند التلامس والانفصال قد حير العلماء والمهندسين لعدة قرون. ومع ذلك، فقد تزايدت مجموعة من الأدلة على ذلك كهربة الاتصال يمكن أيضًا أن ينتج توزيعات شحن غير متجانسة في شكل فسيفساء (+/-) مشحونة على كل سطح - ومع ذلك، على الرغم من المحاولات العديدة، لم يتم اقتراح أي نموذج تنبؤي يشرح تكوين الفسيفساء بمقاييس طول مختلفة؛ كان خط التفكير الرئيسي هو أنها يجب أن تعكس بعض عدم التجانس المكاني الموجود في مواد الاتصال.
الآن العلماء في UNIST لقد حددوا المصادر المحتملة لشحن الفسيفساء لأكثر من عقد من الزمان. ووجدوا أن فسيفساء الشحنة هي نتيجة مباشرة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). ومن خلال التجارب، وجدوا أن تسلسلات "الشرر" تنشأ بين المواد التصفيحية. هذه المواد مسؤولة عن تشكيل توزيعات الشحنة (+/-) بشكل متماثل على كلا المادتين.
قال البروفيسور بارتوش أ. جرزيبوفسكي (قسم الكيمياء) من مركز المواد اللينة والمعيشة: "في ورقتنا العلمية لعام 2011 [Science 333, 2011, 308–312]، أظهرنا عدم انتظام الشحنة على نطاق ميكرومتر فرعي من أصل غير معروف. في ذلك الوقت، كانت فرضيتنا هي أن نعزو هذه الفسيفساء (+/-) إلى نقل بقع المواد المجهرية بين الأسطح المنفصلة.
"ومع ذلك، على مدى سنوات عديدة من العمل على هذه المشكلة، لم تكن هذه النماذج والنماذج ذات الصلة صامدة، حيث أصبح من غير الواضح لنا تدريجيًا (والعديد من الزملاء الآخرين الذين ناقشنا معهم) كيف يمكن لهذه البقع المجهرية أن تفسر حتى مناطق بمقياس ملليمتر". ذات قطبية متضادة تتواجد على نفس السطح. ومع ذلك، لم يكن لدينا ولا المجتمع إجابة أفضل عن سبب رؤية الفسيفساء (+/-) على الإطلاق وعلى مقاييس طويلة جدًا.
الدكتور ياروسلاف سوبوليف، المؤلف الرئيسي للورقة، محمد, "قد تظن أن التفريغ يمكن أن يؤدي فقط إلى وصول الشحنات إلى الصفر، لكنه يمكن أن يعكسها محليًا. ويرتبط ذلك بحقيقة أن إشعال "الشرارة" أسهل بكثير من إطفائها. وحتى عندما تنخفض الشحنات إلى الصفر، فإن الشرارة تستمر مدعومة بمجال المناطق المجاورة التي لم تمسها هذه الشرارة.
توضح النظرية المقترحة سبب ملاحظة الفسيفساء المشحونة على مواد مختلفة، مثل صفائح الورق، أو بالونات الاحتكاك، أو الكرات الفولاذية التي تتحرك على أسطح التيفلون، أو البوليمرات المنفصلة عن البوليمر نفسه أو عن بوليمرات أخرى. كما أنه يزيد من احتمالية أن يكون الصوت الذي تسمعه عند سحب الشريط اللاصق ناتجًا عن ذلك بلازما تعمل التصريفات مثل أوتار الجيتار ونتف الشريط.
يجب أن تساعد الدراسة التي تم تقديمها في تقليل التفريغ الكهروستاتيكي الذي قد يكون خطيرًا وتعزيز فهمنا لطبيعة كهربة التلامس.
المرجع مجلة:
- Sobolev، YI، Adamkiewicz، W.، Siek، M. et al.، "فسيفساء الشحن على العوازل الكهربائية المكهربة الناتجة عن التلامس تنتج عن التفريغ المقلوب للقطبية،" نات. فيز. (2022). معرف الهوية الرقمي: 10.1038/s41567-022-01714-9
