Việc sạc các chất điện môi khi tiếp xúc và tách biệt đã khiến các nhà khoa học và kỹ sư bối rối trong nhiều thế kỷ. Tuy nhiên, có nhiều bằng chứng cho thấy rằng liên hệ điện khí hóa cũng có thể tạo ra sự phân bố điện tích không đồng nhất dưới dạng khảm điện tích (+/-) trên mỗi bề mặt. Tuy nhiên, mặc dù đã có nhiều nỗ lực nhưng không có mô hình dự đoán nào giải thích sự hình thành của khảm ở các quy mô chiều dài khác nhau đã được đề xuất; Dòng suy nghĩ chính là chúng phải phản ánh một số tính không đồng nhất về mặt không gian hiện diện trong các vật liệu tiếp xúc.
Giờ đây, các nhà khoa học tại ĐƠN VỊ đã xác định được các nguồn khảm điện tích có thể có trong hơn một thập kỷ. Họ phát hiện ra rằng khảm điện tích là hậu quả trực tiếp của sự phóng tĩnh điện (ESD). Qua thí nghiệm, họ phát hiện ra rằng các chuỗi “tia lửa” được tạo ra giữa các vật liệu đang được tách lớp. Những vật liệu này chịu trách nhiệm hình thành sự phân bố điện tích (+/-) một cách đối xứng trên cả hai vật liệu.
Giáo sư Bartosz A. Grzybowski (Khoa Hóa học) từ Trung tâm Vật chất mềm và Sống cho biết, “Trong bài báo Khoa học năm 2011 của chúng tôi [Science 333, 2011, 308–312], chúng tôi đã chỉ ra sự không đồng nhất của điện tích ở quy mô dưới micromet không rõ nguồn gốc. Vào thời điểm đó, giả thuyết của chúng tôi là gán những mảnh khảm (+/-) này cho việc chuyển các mảng vật chất cực nhỏ giữa các bề mặt tách biệt.”
“Tuy nhiên, qua nhiều năm nghiên cứu vấn đề này, mô hình này và các mô hình liên quan không đứng vững được, vì chúng tôi (và nhiều đồng nghiệp khác mà chúng tôi đã thảo luận cùng) dần dần không rõ làm thế nào những mảng vi mô này có thể giải thích các vùng thậm chí có kích thước milimet. có cực tính trái dấu cùng tồn tại trên cùng một bề mặt. Tuy nhiên, cộng đồng và chúng tôi không có câu trả lời nào tốt hơn tại sao các bức tranh khảm (+/-) lại được nhìn thấy ở nhiều quy mô chiều dài như vậy.”
Tiến sĩ Yaroslav Sobolev, tác giả chính của bài báo, nói, “Bạn có thể nghĩ rằng sự phóng điện chỉ có thể đưa điện tích về 0, nhưng nó có thể đảo ngược chúng cục bộ. Nó liên quan đến thực tế là việc đốt cháy 'tia lửa' dễ dàng hơn nhiều so với việc dập tắt nó. Ngay cả khi điện tích giảm xuống 0, tia lửa vẫn tiếp tục được cung cấp năng lượng bởi trường của các vùng lân cận không bị tia lửa này chạm tới.”
Lý thuyết đề xuất làm rõ lý do tại sao khảm điện tích được quan sát thấy trên các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như tờ giấy, bóng bay cọ xát, quả bóng thép chuyển động trên bề mặt Teflon hoặc các polyme được tách ra khỏi cùng loại hoặc các polyme khác. Nó cũng làm tăng khả năng âm thanh bốp mà bạn nghe thấy khi kéo một miếng băng dính ra là do plasma phóng điện hoạt động giống như dây đàn guitar và gảy băng.
Nghiên cứu được trình bày sẽ hỗ trợ việc giảm hiện tượng phóng tĩnh điện có thể gây nguy hiểm và nâng cao hiểu biết của chúng ta về bản chất của điện khí hóa tiếp xúc.
Tạp chí tham khảo:
- Sobolev, YI, Adamkiewicz, W., Siek, M. và những người khác, “Các bức tranh tích điện trên các chất điện môi nhiễm điện tiếp xúc là kết quả của sự phóng điện đảo cực,” Nat. Thể chất. (Năm 2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
