La carga de dieléctricos por contacto y separación ha desconcertado a científicos e ingenieros durante siglos. Sin embargo, se ha ido acumulando un cuerpo de evidencia que electrificación de contacto también puede producir distribuciones de carga heterogéneas en forma de mosaicos de carga (+/-) en cada una de las superficies; sin embargo, a pesar de muchos intentos, no se ha propuesto ningún modelo predictivo que explique la formación de mosaicos en diferentes escalas de longitud; la línea principal de pensamiento ha sido que deben reflejar alguna heterogeneidad espacial presente en los materiales en contacto.
Ahora, los científicos de UNIST han determinado las posibles fuentes de mosaicos de carga durante más de una década. Descubrieron que los mosaicos de carga son una consecuencia directa de las descargas electrostáticas (ESD). A través de los experimentos, descubrieron que las secuencias de "chispas" se crean entre los materiales deslaminados. Estos materiales son los responsables de formar simétricamente las distribuciones de carga (+/-) en ambos materiales.
El profesor Bartosz A. Grzybowski (Departamento de Química) del Centro de Materia Blanda y Viva dijo: “En nuestro artículo de Science de 2011 [Science 333, 2011, 308–312], mostramos una falta de uniformidad de carga a escala submicrométrica de origen desconocido. En ese momento, nuestra hipótesis era atribuir estos (+/-) mosaicos a la transferencia de parches de material microscópico entre las superficies separadas”.
“Sin embargo, durante muchos años de trabajo en el problema, este y los modelos relacionados no se mantuvieron, ya que gradualmente se volvió poco claro para nosotros (y para muchos otros colegas con los que discutimos) cómo estos parches microscópicos pueden explicar incluso regiones de escala milimétrica. de polaridad opuesta coexistiendo en la misma superficie. No obstante, la comunidad y nosotros no tuvimos una mejor respuesta de por qué los mosaicos (+/-) se ven en absoluto y en tantas escalas de longitud”.
El Dr. Yaroslav Sobolev, autor principal del artículo, dijo, “Se podría pensar que una descarga solo puede llevar las cargas a cero, pero puede invertirlas localmente. Está relacionado con el hecho de que es mucho más fácil encender la 'chispa' que extinguirla. Incluso cuando las cargas se reducen a cero, la chispa continúa impulsada por el campo de las regiones adyacentes que no han sido tocadas por esta chispa”.
La teoría propuesta aclara por qué se observaron mosaicos de carga en varios materiales, como hojas de papel, globos que se frotan, bolas de acero que se mueven sobre superficies de teflón o polímeros desprendidos del mismo u otros polímeros. También plantea la posibilidad de que el chasquido que escuchas cuando quitas una cinta adhesiva sea el resultado de El procedimiento descargas actuando como cuerdas de guitarra y arrancando la cinta.
El estudio que se ha presentado debería ayudar a reducir las descargas electrostáticas que podrían ser peligrosas y mejorar nuestra comprensión de la naturaleza de la electrificación por contacto.
Referencia de la revista:
- Sobolev, YI, Adamkiewicz, W., Siek, M. et al., "Los mosaicos de carga en dieléctricos electrificados por contacto son el resultado de descargas que invierten la polaridad". Nat. fisio. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
