Заряджання діелектриків при контакті та роз'єднанні століттями спантеличило вчених та інженерів. Однак це підтверджує маса доказів контактна електризація також може створювати неоднорідний розподіл заряду у формі (+/-) зарядової мозаїки на кожній із поверхонь, але, незважаючи на численні спроби, не було запропоновано жодної прогнозної моделі, що пояснює утворення мозаїк на різних масштабах довжини; Головна думка полягає в тому, що вони повинні відображати певну просторову неоднорідність, присутню в контактних матеріалах.
Тепер вчені в UNIST протягом десятиліття визначали можливі джерела мозаїки заряду. Вони виявили, що зарядова мозаїка є прямим наслідком електростатичних розрядів (ESD). Під час експериментів вони виявили, що між матеріалами, що розшаровуються, виникають послідовності «іскри». Ці матеріали відповідають за симетричне формування (+/-) розподілу заряду на обох матеріалах.
Професор Бартош А. Гжибовський (кафедра хімії) з Центру м’якої та живої матерії сказав: «У нашій науковій статті за 2011 рік [Science 333, 2011, 308–312] ми продемонстрували нерівномірність заряду невідомого походження в субмікрометровому масштабі. У той час наша гіпотеза полягала в тому, щоб приписати ці (+/-) мозаїки перенесенню мікроскопічних шматочків матеріалу між розділеними поверхнями».
«Однак протягом багатьох років роботи над проблемою ця та пов’язані з нею моделі не витримали, оскільки нам (і багатьом іншим колегам, з якими ми обговорювали) поступово ставало незрозумілим, як ці мікроскопічні плями можуть пояснити навіть області міліметрового масштабу. протилежної полярності, що співіснують на одній поверхні. Тим не менш, у спільноти та у нас не було кращої відповіді, чому (+/-) мозаїки взагалі видно в таких масштабах».
Доктор Ярослав Соболєв, провідний автор статті, сказав, «Ви можете подумати, що розряд може лише звести заряди до нуля, але він може локально інвертувати їх. Це пов'язано з тим, що запалити «іскру» набагато легше, ніж загасити. Навіть коли заряди зменшуються до нуля, іскра продовжує працювати, живлячись полем суміжних регіонів, яких ця іскра не торкнулася».
Запропонована теорія пояснює, чому зарядова мозаїка спостерігалася на різних матеріалах, таких як аркуші паперу, повітряні кулі, що труться, сталеві кульки, що рухаються на тефлонових поверхнях, або полімери, відокремлені від того самого чи інших полімерів. Це також підвищує ймовірність тріскання, яке ви чуєте, коли знімаєте липку стрічку плазма розряди, що діють як гітарні струни та щипають стрічку.
Представлене дослідження повинно допомогти зменшити електростатичні розряди, які можуть бути небезпечними, і розширити наше розуміння природи контактної електризації.
Довідка з журналу:
- Соболєв Ю.І., Адамкевич В., Сієк М. та ін., “Мозаїка зарядів на контактно-електризованих діелектриках виникає в результаті розрядів, що інвертують полярність”, Нац. фіз. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
