O carregamento de dielétricos por contato e separação tem intrigado cientistas e engenheiros há séculos. No entanto, vem se acumulando um conjunto de evidências de que eletrificação de contato também pode produzir distribuições de carga heterogêneas na forma de (+/-) mosaicos de carga em cada uma das superfícies - ainda assim, apesar de muitas tentativas, nenhum modelo preditivo que explique a formação de mosaicos em diferentes escalas de comprimento foi proposto; a linha principal de pensamento tem sido que eles devem refletir alguma heterogeneidade espacial presente nos materiais em contato.
Agora, os cientistas da UNIST determinaram as possíveis fontes de mosaicos de carga por mais de uma década. Eles descobriram que os mosaicos de carga são uma consequência direta das descargas eletrostáticas (ESD). Através dos experimentos, eles descobriram que as sequências de “faíscas” são criadas entre os materiais delaminados. Esses materiais são responsáveis por formar simetricamente as distribuições de carga (+/-) em ambos os materiais.
O professor Bartosz A. Grzybowski (Departamento de Química) do Center for Soft and Living Matter disse: “Em nosso artigo científico de 2011 [Science 333, 2011, 308–312], mostramos não uniformidade de carga em escala submicrométrica de origem desconhecida. Naquela época, nossa hipótese era atribuir esses (+/-) mosaicos à transferência de manchas microscópicas de material entre as superfícies separadas.”
“No entanto, ao longo de muitos anos de trabalho sobre o problema, este e os modelos relacionados não estavam se sustentando, pois estava gradualmente se tornando pouco claro para nós (e para muitos outros colegas com quem discutimos) como essas manchas microscópicas podem explicar até mesmo regiões em escala milimétrica. de polaridade oposta coexistindo na mesma superfície. No entanto, a comunidade e nós não tínhamos uma resposta melhor sobre por que os mosaicos (+/-) são vistos em tantas escalas de comprimento.”
Dr. Yaroslav Sobolev, autor principal do artigo, dito, “Você pode pensar que uma descarga só pode zerar as cargas, mas pode invertê-las localmente. Está relacionado com o facto de ser muito mais fácil acender a “faísca” do que apagá-la. Mesmo quando as cargas são reduzidas a zero, a faísca continua alimentada pelo campo das regiões adjacentes intocadas por esta faísca.”
A teoria proposta esclarece por que mosaicos de carga foram observados em vários materiais, como folhas de papel, balões de fricção, bolas de aço movendo-se em superfícies de Teflon ou polímeros desconectados do mesmo ou de outros polímeros. Também levanta a possibilidade de que o som de estalo que você ouve ao retirar uma fita adesiva resulte de plasma descargas agindo como cordas de guitarra e tocando a fita.
O estudo apresentado deverá auxiliar na redução de descargas eletrostáticas que podem ser perigosas e avançar na nossa compreensão da natureza da eletrificação de contato.
Jornal de referência:
- Sobolev, YI, Adamkiewicz, W., Siek, M. et al., “Mosaicos de carga em dielétricos eletrificados por contato resultam de descargas de inversão de polaridade,” Nat. Física. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
