טעינת דיאלקטריות על מגע והפרדה תמהה מדענים ומהנדסים במשך מאות שנים. עם זאת, הצטברו מספר ראיות לכך יצירת קשר בחשמל יכול גם לייצר התפלגויות מטען הטרוגניות בצורה של פסיפסי מטען (+/-) על כל אחד מהמשטחים - אולם, למרות ניסיונות רבים, לא הוצע מודל חיזוי המסביר את היווצרותם של פסיפסים בקני אורך שונה; קו החשיבה העיקרי היה שהם חייבים לשקף הטרוגניות מרחבית כלשהי הקיימת בחומרים המתקשרים.
כעת, מדענים ב UNIST קבעו את המקורות האפשריים לפסיפסי מטען במשך למעלה מעשור. הם מצאו שפסיפסי מטען הם תוצאה ישירה של פריקות אלקטרוסטטיות (ESD). באמצעות הניסויים, הם גילו שרצפי ה"ניצוצות" נוצרים בין חומרים מפורקים. חומרים אלה אחראים ליצירה סימטרית של התפלגות המטען (+/-) בשני החומרים.
פרופסור ברטוש א. גריבוסקי (המחלקה לכימיה) מהמרכז לחומר רך וחיים אמר: "במאמר המדע שלנו משנת 2011 [Science 333, 2011, 308-312], הראינו אי אחידות מטען בקנה מידה תת-מיקרומטר ממקור לא ידוע. באותה תקופה, ההשערה שלנו הייתה לייחס את הפסיפסים (+/-) הללו להעברת כתמי חומר מיקרוסקופיים בין המשטחים המופרדים".
"עם זאת, במשך שנים רבות של עבודה על הבעיה, המודל הזה והמודלים הקשורים אליו לא החזיקו מעמד, שכן בהדרגה נהיה לא ברור לנו (ולקולגות רבים אחרים איתם שוחחנו) כיצד הטלאים המיקרוסקופיים הללו יכולים להסביר אפילו אזורים בקנה מידה מילימטרי של קוטביות הפוכה המתקיימת במקביל על אותו משטח. אף על פי כן, לקהילה ולנו לא הייתה תשובה טובה יותר מדוע הפסיפסים (+/-) נראים בכלל ועל פני כל כך הרבה סולמות אורך".
ד"ר ירוסלב סובולב, המחבר הראשי של המאמר, אמר, "אפשר לחשוב שהפרשה יכולה להביא את החיובים לאפס, אבל היא יכולה להפוך אותם באופן מקומי. זה קשור לעובדה שהרבה יותר קל להדליק את ה'ניצוץ' מאשר לכבות אותו. אפילו כאשר המטענים מצטמצמים לאפס, הניצוץ ממשיך לפעול על ידי שדה האזורים הסמוכים שלא נגעו בניצוץ הזה."
התיאוריה המוצעת מבהירה מדוע נצפו פסיפסי מטען על חומרים שונים, כגון גליונות נייר, בלוני שפשוף, כדורי פלדה הנעים על משטחי טפלון או פולימרים שהתנתקו מאותו פולימרים או פולימרים אחרים. זה גם מעלה את האפשרות שממנו נובע צליל הקופץ שאתה שומע כאשר אתה מוריד סרט דביק פלסמה פריקות שמתנהגות כמו מיתרי גיטרה ומורטות את הקלטת.
המחקר שהוצג אמור לסייע בהפחתת פריקות אלקטרוסטטיות שעלולות להיות מסוכנות ולקדם את ההבנה שלנו לגבי אופי חשמול מגע.
עיון ביומן:
- Sobolev, YI, Adamkiewicz, W., Siek, M. et al., "פסיפסי טעינה על דיאלקטריים מחושמלים במגע נובעים מפריקות הפוכות קוטביות," נאט. פיז. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
