A dielektrikumok érintkezéskor és szétváláskor történő feltöltése évszázadok óta zavarba ejti a tudósokat és a mérnököket. Ezt azonban számos bizonyíték támasztja alá érintkező villamosítás heterogén töltéseloszlást is képes előállítani (+/-) töltésmozaikok formájában az egyes felületeken – ennek ellenére sok próbálkozás ellenére nem javasoltak prediktív modellt, amely megmagyarázná a mozaikok kialakulását különböző hosszúságú léptékekben; A fő gondolatmenet az volt, hogy tükrözniük kell valamilyen térbeli heterogenitást, amely az érintkező anyagokban jelen van.
Most tudósok a UNIST több mint egy évtizede határozták meg a töltésmozaikok lehetséges forrásait. Azt találták, hogy a töltésmozaikok az elektrosztatikus kisülések (ESD) közvetlen következményei. A kísérletek során azt találták, hogy a „szikrák” sorozata a delamináló anyagok között jön létre. Ezek az anyagok felelősek a (+/-) töltéseloszlások szimmetrikus kialakításáért mindkét anyagon.
Bartosz A. Grzybowski professzor (Kémiai Tanszék) a Lágy és Élő Anyagok Központjától elmondta: „2011-es Science cikkünkben [Science 333, 2011, 308–312] szubmikrométeres léptékű, ismeretlen eredetű töltési egyenetlenséget mutattunk ki. Akkoriban az volt a hipotézisünk, hogy ezeket a (+/-) mozaikokat az elválasztott felületek közötti mikroszkopikus anyagfoltok átvitelének tulajdonítjuk.”
„A probléma megoldásának sokéves munkája során azonban ez és a kapcsolódó modellek nem tartottak fenn, mivel fokozatosan vált homályossá számunkra (és sok más kollégánk számára, akikkel megbeszéltük), hogy ezek a mikroszkopikus foltok hogyan magyarázhatják meg a milliméteres léptékű régiókat is. ellentétes polaritású ugyanazon a felületen. Mindazonáltal a közösségnek és mi sem tudtunk jobb választ adni arra, hogy miért láthatók egyáltalán a (+/-) mozaikok, és miért láthatók olyan sok hosszúságban.
Dr. Yaroslav Sobolev, a tanulmány vezető szerzője, mondott, „Azt gondolhatja, hogy egy kisütés csak nullára tudja csökkenteni a töltéseket, de lokálisan megfordíthatja azokat. Ez összefügg azzal, hogy a „szikrát” sokkal könnyebb meggyújtani, mint eloltani. Még akkor is, ha a töltések nullára csökkennek, a szikra továbbra is a szomszédos régiók mezőjétől működik, amelyeket ez a szikra nem érint."
A javasolt elmélet tisztázza, hogy miért figyeltek meg töltésmozaikokat különböző anyagokon, például papírlapokon, dörzsölő ballonokon, teflon felületeken mozgó acélgolyókon, vagy ugyanazon vagy más polimerekből leválasztott polimereken. Felveti annak a lehetőségét is, hogy az öntapadós szalag lehúzásakor hallható pattogó hang abból adódik vérplazma kisülések gitárhúrként működnek, és megpengetik a szalagot.
A bemutatott tanulmánynak segítenie kell a veszélyes elektrosztatikus kisülések csökkentésében, és elő kell segítenie az érintkezési villamosítás természetének megértését.
Journal Reference:
- Sobolev, YI, Adamkiewicz, W., Siek, M. et al., „Charge mosaics on contact-electrified dilectrics result from polarity-inverting losss”, Nat. Phys. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
