Lading av dielektrikum ved kontakt og separasjon har forvirret forskere og ingeniører i århundrer. Imidlertid har en samling bevis skaffet det kontakt elektrifisering kan også produsere heterogene ladningsfordelinger i form av (+/-) ladningsmosaikk på hver av overflatene - men til tross for mange forsøk er det ikke foreslått noen prediktiv modell som forklarer dannelsen av mosaikker i forskjellige lengdeskalaer; Hovedtenkningen har vært at de må reflektere en viss romlig heterogenitet som er tilstede i kontaktmaterialene.
Nå har forskere ved UNIST har bestemt mulige kilder til ladningsmosaikk i over et tiår. De fant at ladningsmosaikk er en direkte konsekvens av elektrostatiske utladninger (ESD). Gjennom eksperimentene fant de ut at sekvensene av "gnister" skapes mellom delaminerende materialer. Disse materialene er ansvarlige for å symmetrisk danne (+/-) ladningsfordelingene på begge materialene.
Professor Bartosz A. Grzybowski (avdeling for kjemi) fra Senter for myk og levende materie sa: "I vår vitenskapelige artikkel fra 2011 [Science 333, 2011, 308–312], viste vi ladningsuensartethet i sub-mikrometerskala av ukjent opprinnelse. På den tiden var hypotesen vår å tilskrive disse (+/-) mosaikkene til overføringen av mikroskopiske materialflekker mellom de adskilte overflatene."
"I løpet av mange års arbeid med problemet holdt imidlertid ikke denne og relaterte modeller opp, siden det gradvis ble uklart for oss (og mange andre kolleger som vi diskuterte med) hvordan disse mikroskopiske lappene kan forklare selv millimeterskalaområder med motsatt polaritet sameksisterende på samme overflate. Ikke desto mindre hadde samfunnet og vi ikke noe bedre svar på hvorfor (+/-) mosaikkene i det hele tatt er sett og over så mange lengdeskalaer.»
Dr. Yaroslav Sobolev, hovedforfatteren av papiret, sa, "Du tror kanskje at et utslipp bare kan bringe ladninger til null, men det kan invertere dem lokalt. Det henger sammen med at det er mye lettere å tenne ‘gnisten’ enn å slukke den. Selv når ladningene er redusert til null, fortsetter gnisten å gå drevet av feltet til tilstøtende områder uberørt av denne gnisten.»
Den foreslåtte teorien klargjør hvorfor ladningsmosaikk ble observert på forskjellige materialer, for eksempel papirark, gnidningsballonger, stålkuler som beveger seg på teflonoverflater, eller polymerer løsnet fra samme eller andre polymerer. Det øker også muligheten for at knalllyden du hører når du drar av en klebrig tape kommer fra plasma utladninger som fungerer som gitarstrenger og plukker båndet.
Studien som er presentert skal bidra til å redusere elektrostatiske utladninger som kan være farlige og fremme vår forståelse av naturen til kontaktelektrifisering.
Tidsreferanse:
- Sobolev, Y.I., Adamkiewicz, W., Siek, M. et al., "Lademosaikk på kontaktelektrifisert dielektrikum er resultatet av polaritetsinverterende utladninger," Nat. Fys. (2022). GJØR JEG: 10.1038/s41567-022-01714-9
