La carica dei dielettrici al contatto e alla separazione ha lasciato perplessi scienziati e ingegneri per secoli. Tuttavia, un insieme di prove lo ha dimostrato elettrificazione dei contatti può anche produrre distribuzioni di carica eterogenee sotto forma di mosaici di carica (+/-) su ciascuna superficie - tuttavia, nonostante molti tentativi, non è stato proposto alcun modello predittivo che spieghi la formazione di mosaici a diverse scale di lunghezza; la linea di pensiero principale è stata che devono riflettere una certa eterogeneità spaziale presente nei materiali a contatto.
Ora, gli scienziati di UNISTA hanno determinato le possibili fonti di mosaici di carica per oltre un decennio. Hanno scoperto che i mosaici di carica sono una conseguenza diretta delle scariche elettrostatiche (ESD). Attraverso gli esperimenti, hanno scoperto che le sequenze di “scintille” si creano tra materiali delaminanti. Questi materiali sono responsabili della formazione simmetrica delle distribuzioni di carica (+/-) su entrambi i materiali.
Il professor Bartosz A. Grzybowski (Dipartimento di Chimica) del Centro per la materia soffice e vivente ha affermato: “Nel nostro articolo su Science del 2011 [Science 333, 2011, 308–312], abbiamo mostrato una non uniformità di carica su scala submicrometrica di origine sconosciuta. Allora la nostra ipotesi era di attribuire questi (+/-) mosaici al trasferimento di microscopiche macchie di materiale tra le superfici separate”.
“Tuttavia, nel corso di molti anni di lavoro sul problema, questo e i modelli correlati non hanno resistito, poiché stava gradualmente diventando poco chiaro per noi (e per molti altri colleghi con cui abbiamo discusso) come queste macchie microscopiche possano spiegare anche regioni su scala millimetrica di polarità opposta che coesistono sulla stessa superficie. Ciononostante, né la comunità né noi avevamo una risposta migliore sul perché i mosaici (+/-) siano visibili su così tante scale di lunghezza”.
Il dottor Yaroslav Sobolev, l'autore principale dell'articolo, disse, “Si potrebbe pensare che uno scarico possa solo portare le tariffe a zero, ma localmente può invertirle. Ciò è legato al fatto che è molto più facile accendere la “scintilla” che spegnerla. Anche quando le cariche sono ridotte a zero, la scintilla continua ad accendersi alimentata dal campo delle regioni adiacenti non toccate da questa scintilla.
La teoria proposta chiarisce perché sono stati osservati mosaici di carica su vari materiali, come fogli di carta, palloncini che si sfregano, sfere d'acciaio che si muovono su superfici di teflon, o polimeri staccati dallo stesso o da altri polimeri. Aumenta anche la possibilità che il suono scoppiettante che senti quando tiri via un nastro adesivo sia il risultato plasma scariche che agiscono come corde di chitarra e pizzicano il nastro.
Lo studio presentato dovrebbe aiutare a ridurre le scariche elettrostatiche che potrebbero essere pericolose e far progredire la nostra comprensione della natura dell’elettrificazione dei contatti.
Riferimento della Gazzetta:
- Sobolev, YI, Adamkiewicz, W., Siek, M. et al., "I mosaici di carica sui dielettrici elettrificati a contatto risultano da scariche con inversione di polarità", Naz. fisica. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
