Eristeiden lataaminen kosketuksessa ja erottelussa on hämmentynyt tiedemiehiä ja insinöörejä vuosisatojen ajan. Kuitenkin joukko todisteita on vahvistanut sitä kosketa sähköistystä voi myös tuottaa heterogeenisiä varausjakaumia (+/-) varausmosaiikkien muodossa jokaiselle pinnalle – mutta monista yrityksistä huolimatta ei ole ehdotettu ennustavaa mallia, joka selittäisi mosaiikkien muodostumista eri pituisissa asteikoissa; pääasiallinen ajattelutapa on ollut, että niiden täytyy heijastaa jotakin kontaktimateriaalien tilallista heterogeenisyyttä.
Nyt tutkijat klo UNIST ovat määrittäneet mahdolliset varausmosaiikkilähteet yli vuosikymmenen ajan. He havaitsivat, että varausmosaiikit ovat suora seuraus sähköstaattisista purkauksista (ESD). Kokeiden avulla he havaitsivat, että "kipinöiden" sekvenssit muodostuvat delaminoivien materiaalien väliin. Nämä materiaalit ovat vastuussa molempien materiaalien (+/-) varausjakaumien symmetrisestä muodostamisesta.
Professori Bartosz A. Grzybowski (kemian laitos) Pehmeiden ja elävien aineiden keskuksesta sanoi, ”Vuoden 2011 Science-paperissamme [Science 333, 2011, 308–312] osoitimme tuntematonta alkuperää olevaa alle mikrometrin mittakaavaa varausepätasaisuutta. Tuolloin hypoteesimme oli katsoa näiden (+/-) mosaiikien ansioksi mikroskooppisten materiaalilaastarien siirtymisen erotettujen pintojen välillä.
"Monien ongelman parissa tehdyn työskentelyn aikana tämä ja siihen liittyvät mallit eivät kuitenkaan kestäneet, koska meille (ja monille muille kollegoille, joiden kanssa keskustelimme) kävi vähitellen epäselväksi, kuinka nämä mikroskooppiset laastarit voivat selittää jopa millimetrin mittakaavan alueita. päinvastainen polariteetti, joka esiintyy rinnakkain samalla pinnalla. Siitä huolimatta yhteisöllä ja meillä ei ollut parempaa vastausta, miksi (+/-) mosaiikit näkyvät ylipäätään ja niin monessa mitta-asteikossa.
Tohtori Yaroslav Sobolev, paperin johtava kirjoittaja, sanoi, ”Voit ajatella, että purkaminen voi vain nollata lataukset, mutta se voi paikallisesti kääntää ne päinvastaiseksi. Se liittyy siihen, että "kipinä" on paljon helpompi sytyttää kuin sammuttaa. Vaikka varaukset lasketaan nollaan, kipinä jatkaa toimintaansa vierekkäisten alueiden kentällä, jota tämä kipinä ei koske."
Ehdotettu teoria selventää, miksi varausmosaiikkeja havaittiin erilaisilla materiaaleilla, kuten paperiarkeilla, hankauspalloilla, teflonpinnoilla liikkuvilla teräspalloilla tai samoista tai muista polymeereistä irrotetuissa polymeereissä. Se lisää myös mahdollisuutta, että teippiä irrottaessasi kuulemasi poksahdus johtuu siitä plasma purkaukset toimivat kuten kitaran kielet ja nyppivät nauhaa.
Esitellyn tutkimuksen pitäisi auttaa vähentämään sähköstaattisia purkauksia, jotka voivat olla vaarallisia, ja edistää ymmärrystämme kosketussähköistyksen luonteesta.
Lehden viite:
- Sobolev, YI, Adamkiewicz, W., Siek, M. et ai., "Charge mosaics on contact-sähköistetty dielektriikka johtuu polariteettia kääntävistä purkauksista", Nat. Phys. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
