Încărcarea dielectricilor la contact și separare a nedumerit oamenii de știință și inginerii de secole. Cu toate acestea, un corp de dovezi a crescut acest lucru electrificarea contactului poate produce, de asemenea, distribuții de sarcină eterogene sub formă de mozaicuri de sarcină (+/-) pe fiecare dintre suprafețe - totuși, în ciuda multor încercări, nu a fost propus niciun model predictiv care să explice formarea mozaicurilor la diferite scări de lungime; linia principală de gândire a fost că acestea trebuie să reflecte o anumită eterogenitate spațială prezentă în materialele de contact.
Acum, oamenii de știință de la UNIST au determinat sursele posibile de mozaic de încărcare de peste un deceniu. Ei au descoperit că mozaicurile de încărcare sunt o consecință directă a descărcărilor electrostatice (ESD). Prin experimente, ei au descoperit că secvențele de „scântei” sunt create între materialele delaminate. Aceste materiale sunt responsabile pentru formarea simetrică a distribuțiilor de sarcină (+/-) pe ambele materiale.
Profesorul Bartosz A. Grzybowski (Departamentul de Chimie) de la Centrul pentru Materii Moale și Vie a spus: „În lucrarea noastră de știință din 2011 [Science 333, 2011, 308–312], am arătat o neuniformitate a încărcăturii la scară submicrometrică de origine necunoscută. La acel moment, ipoteza noastră era să atribuim aceste mozaicuri (+/-) transferului de pete de material microscopic între suprafețele separate.”
„Cu toate acestea, de-a lungul multor ani de muncă asupra problemei, acest model și modelele înrudite nu au rezistat, deoarece a devenit treptat neclar pentru noi (și pentru mulți alți colegi cu care am discutat) cum aceste patch-uri microscopice pot explica chiar și regiuni la scară milimetrică. de polaritate opusă coexistând pe aceeași suprafață. Cu toate acestea, comunitatea și noi nu am avut un răspuns mai bun de ce mozaicurile (+/-) sunt văzute la toate și la atât de multe scale de lungime.”
Dr. Yaroslav Sobolev, autorul principal al lucrării, a spus, „S-ar putea să credeți că o descărcare nu poate duce decât la zero, dar le poate inversa local. Este legat de faptul că este mult mai ușor să aprinzi „scânteia” decât să o stingi. Chiar și atunci când încărcările sunt reduse la zero, scânteia continuă să funcționeze alimentată de câmpul regiunilor adiacente neatinse de această scânteie.”
Teoria propusă clarifică de ce s-au observat mozaicuri de sarcină pe diferite materiale, cum ar fi foi de hârtie, baloane de frecare, bile de oțel care se mișcă pe suprafețele de teflon sau polimeri decuplați din același polimer sau alți polimeri. De asemenea, ridică posibilitatea ca sunetul de popping pe care îl auzi când scoți o bandă lipicioasă să rezulte plasmă descărcări acționând ca niște corzi de chitară și ciupind banda.
Studiul care a fost prezentat ar trebui să ajute la reducerea descărcărilor electrostatice care ar putea fi periculoase și să avanseze înțelegerea noastră a naturii electrificării de contact.
Referința jurnalului:
- Sobolev, Y.I., Adamkiewicz, W., Siek, M. et al., „Mozaicurile de încărcare pe dielectricii electrificați de contact rezultă din descărcări inversoare de polaritate”, Nat. Fizic. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
