Polnjenje dielektrikov ob stiku in ločitvi že stoletja bega znanstvenike in inženirje. Vendar pa se to kopiči kontaktna elektrifikacija lahko proizvede tudi heterogene porazdelitve naboja v obliki (+/-) mozaikov naboja na vsaki od površin – vendar kljub številnim poskusom ni bil predlagan noben napovedni model, ki bi pojasnil nastanek mozaikov na različnih dolžinskih lestvicah; glavna linija razmišljanja je bila, da morajo odražati nekaj prostorske heterogenosti, ki je prisotna v kontaktnih materialih.
Zdaj pa znanstveniki pri UNIST že več kot desetletje ugotavljajo možne vire nabojnih mozaikov. Ugotovili so, da so mozaiki nabojev neposredna posledica elektrostatičnih razelektritev (ESD). S poskusi so ugotovili, da se med razslojevalnimi materiali ustvarjajo zaporedja "isker". Ti materiali so odgovorni za simetrično oblikovanje (+/-) porazdelitve naboja na obeh materialih.
Profesor Bartosz A. Grzybowski (Oddelek za kemijo) iz Centra za mehko in živo snov je dejal, »V našem znanstvenem dokumentu iz leta 2011 [Science 333, 2011, 308–312] smo pokazali neenakomernost naboja neznanega izvora na podmikrometrskem merilu. Takrat je bila naša hipoteza, da te (+/-) mozaike pripišemo prenosu mikroskopskih zaplat materiala med ločenimi površinami.«
»Vendar v mnogih letih dela na problemu ta in sorodni modeli niso vzdržali, saj nam (in številnim drugim kolegom, s katerimi smo razpravljali) postopoma postaja nejasno, kako lahko te mikroskopske zaplate pojasnijo celo milimetrske regije nasprotne polarnosti, ki sobivajo na isti površini. Kljub temu skupnost in mi nismo imeli boljšega odgovora, zakaj so (+/-) mozaiki sploh vidni in v toliko dolžinskih merilih.«
Dr. Yaroslav Sobolev, glavni avtor prispevka, je dejal, »Morda mislite, da lahko razelektritev samo izniči naboje, lahko pa jih lokalno obrne. Povezano je z dejstvom, da je 'iskro' veliko lažje prižgati kot ugasniti. Tudi ko so naboji zmanjšani na nič, iskra še naprej deluje, napaja jo polje sosednjih regij, ki se jih ta iskra ne dotakne.«
Predlagana teorija pojasnjuje, zakaj so opazili mozaike nabojev na različnih materialih, kot so listi papirja, baloni, ki se drgnejo, jeklene kroglice, ki se premikajo na teflonskih površinah, ali polimeri, ločeni od istih ali drugih polimerov. Prav tako poveča možnost, da je posledica pokanja, ki ga slišite, ko odlepite lepilni trak plazma razelektritve, ki delujejo kot kitarske strune in trgajo trak.
Predstavljena študija naj bi pomagala zmanjšati elektrostatične razelektritve, ki bi lahko bile nevarne, in izboljšati naše razumevanje narave kontaktne elektrifikacije.
Referenca dnevnika:
- Sobolev, YI, Adamkiewicz, W., Siek, M. et al., "Mozaiki nabojev na kontaktno naelektrenih dielektrikih so posledica razelektritev, ki spreminjajo polarnost," Nat. Phys. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
