การชาร์จไดอิเล็กตริกเมื่อสัมผัสและแยกตัวทำให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรงงงวยมานานหลายศตวรรษ อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานจำนวนหนึ่งยืนยันเรื่องนี้ ติดต่อการไฟฟ้า ยังสามารถผลิตการกระจายประจุที่ต่างกันในรูปแบบของโมเสกประจุ (+/-) ในแต่ละพื้นผิว—ถึงแม้จะมีความพยายามหลายครั้ง แต่ก็ไม่มีแบบจำลองการทำนายที่อธิบายการก่อตัวของโมเสกที่ระดับความยาวต่างกันได้ แนวความคิดหลักคือต้องสะท้อนความแตกต่างเชิงพื้นที่บางอย่างที่มีอยู่ในวัสดุที่สัมผัส
ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ที่ ยูนิสท์ ได้กำหนดแหล่งที่มาของประจุโมเสกที่เป็นไปได้มานานกว่าทศวรรษ พวกเขาพบว่าประจุโมเสกเป็นผลโดยตรงของการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) จากการทดลอง พวกเขาพบว่าลำดับของ "ประกายไฟ" ถูกสร้างขึ้นระหว่างวัสดุที่แยกออกจากกัน วัสดุเหล่านี้มีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้างการกระจายประจุ (+/-) บนวัสดุทั้งสองอย่างสมมาตร
ศาสตราจารย์ Bartosz A. Grzybowski (ภาควิชาเคมี) จากศูนย์ Soft and Living Matter กล่าวว่า “ในรายงานวิทยาศาสตร์ปี 2011 ของเรา [วิทยาศาสตร์ 333, 2011, 308–312] เราแสดงให้เห็นว่าประจุไม่เท่ากันในระดับต่ำกว่าไมโครมิเตอร์โดยไม่ทราบแหล่งกำเนิด ในเวลานั้น สมมติฐานของเราคือให้ถือว่าโมเสก (+/-) เหล่านี้เกิดจากการถ่ายโอนแผ่นวัสดุที่มีขนาดเล็กมากระหว่างพื้นผิวที่แยกออกจากกัน”
“อย่างไรก็ตาม ตลอดหลายปีที่ผ่านมาของการทำงานเกี่ยวกับปัญหานี้ แบบจำลองนี้และแบบจำลองที่เกี่ยวข้องไม่สามารถทนได้ เนื่องจากเราเริ่มไม่ชัดเจน (และเพื่อนร่วมงานอีกหลายคนที่เราพูดคุยด้วย) ว่าแผ่นแปะขนาดเล็กเหล่านี้สามารถอธิบายแม้แต่ขอบเขตขนาดมิลลิเมตรได้อย่างไร ที่มีขั้วตรงข้ามอยู่ร่วมกันบนพื้นผิวเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ชุมชนและเราก็ไม่มีคำตอบที่ดีไปกว่านี้ว่าทำไมจึงเห็นภาพโมเสก (+/-) ในทุกขนาดความยาวต่างๆ มากมาย”
ดร. ยาโรสลาฟ โซโบเลฟ ผู้เขียนรายงานฉบับนี้ กล่าวว่า, “คุณอาจคิดว่าการคายประจุสามารถทำให้ประจุกลายเป็นศูนย์ได้เท่านั้น แต่สามารถพลิกกลับประจุได้ มันเชื่อมโยงกับความจริงที่ว่าการจุด 'ประกายไฟ' นั้นง่ายกว่าการดับมันมาก แม้ว่าประจุจะลดลงจนเหลือศูนย์ ประกายไฟจะยังคงได้รับพลังงานจากสนามของบริเวณที่อยู่ติดกันโดยที่ประกายไฟนี้ไม่ถูกแตะต้อง”
ทฤษฎีที่เสนอให้ความกระจ่างว่าเหตุใดประจุโมเสกจึงถูกสังเกตบนวัสดุหลายชนิด เช่น แผ่นกระดาษ ลูกโป่งถู ลูกบอลเหล็กที่เคลื่อนที่บนพื้นผิวเทฟลอน หรือโพลีเมอร์ที่หลุดออกจากโพลีเมอร์ชนิดเดียวกันหรือโพลีเมอร์อื่นๆ นอกจากนี้ยังเพิ่มความเป็นไปได้ที่เสียงแตกที่คุณได้ยินเมื่อคุณดึงเทปเหนียวออกจะเป็นผลมาจาก พลาสมา การคายประจุทำหน้าที่เหมือนสายกีตาร์และการดึงเทป
การศึกษาที่นำเสนอควรช่วยลดการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตที่อาจเป็นอันตราย และเพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับธรรมชาติของการสัมผัสกระแสไฟฟ้า
การอ้างอิงวารสาร:
- Sobolev, YI, Adamkiewicz, W., Siek, M. et al., "ประจุโมเสกบนไดอิเล็กทริกที่สัมผัสไฟฟ้าเป็นผลมาจากการปล่อยประจุกลับขั้ว" แนท. ฟิสิกส์. (2022). ดอย: 10.1038/s41567-022-01714-9
