この研究は、モザイク料金が環境と持続可能な開発計画の直接的な結果であることを示しました。
接触電化 (CE) は、18 世紀頃まで人類の最初で唯一の電力源でしたが、その本質は謎のままです。 今日では、レーザー プリンター、LCD 製造プロセス、静電塗装、リサイクルのためのプラスチックの分離などの技術の重要な構成要素と見なされているだけでなく、重大な産業上の危険 (電子システムの損傷、炭鉱での爆発、 CE に伴う静電気放電 (ESD) による化学プラントでの火災。 2008 年の研究は、 気性の性質 真空中では、単純なダクト テープの ESD が非常に強力であるため、指の X 線画像を撮影するのに十分な X 線を生成することがわかりました。
長い間、2 つの接触/スライド材料は、反対の均一な方向に帯電すると考えられていました。 しかし、CE の後、別々の表面の両方が (+) と (-) の両方の電荷を持つことが発見されました。 いわゆる電荷モザイクの形成は、生成できないという経験、接触する材料の固有の不均一性、またはCEの一般的な「ランダムな性質」に起因しています。
バルトシュ A. グジボウスキー。 クレジット: UNIST
Bartosz A. 基礎科学研究所 (IBS) 内のソフトおよび生体材料センターの Grzybowski (化学部門) 蔚山科学技術院 (UNIST) 彼は 10 年以上にわたり、モザイク出荷の可能性のあるソースを調査してきました。 この研究は、潜在的に有害な静電放電を制御するのに役立つことが期待されており、最近ジャーナルに掲載されました
Figure 1. Charge mosaics on contact-charged dielectrics. (a) In a conventional view, two electrically neutral materials (grey) are brought into contact and then separated charge uniformly (lower left), one positive (red) and one negative (blue). In an alternative scenario (lower right), each surface develops a highly non-uniform ‘charge mosaic’ with neighboring domains of opposite charge polarities. (b) Collage of charge mosaics reported in the literature (the years and scale bars are indicated). Credit: UNIST
In the paper published recently in Nature Physics, the group of Professor Grzybowski shows that charge mosaics are a direct consequence of ESD. The experiments demonstrate that between delaminating materials the sequences of “sparks” are created and they are responsible for forming the (+/-) charge distributions that are symmetrical on both materials.
“You might think that a discharge can only bring charges to zero, but it actually can locally invert them. It is connected with the fact that it is much easier to ignite the ‘spark’ than to extinguish it,” says Dr. Yaroslav Sobolev, the lead author of the paper. “Even when the charges are reduced to zero, the spark keeps going powered by the field of adjacent regions untouched by this spark.”
The proposed theory explains why charge mosaics were seen on many different materials, including sheets of paper, rubbing balloons, steel balls rolling on Teflon surfaces, or polymers detached from the same or other polymers. It also hints at the origin of the crackling noise when you peel off a sticky tape – it might be a manifestation of the plasma discharges plucking the tape like a guitar string. Presented research should help control the potentially harmful electrostatic discharges and bring us closer to a true understanding of the nature of contact electrification, noted the research team.
References: “Charge mosaics on contact-electrified dielectrics result from polarity-inverting discharges” by Yaroslav I. Sobolev, Witold Adamkiewicz, Marta Siek and Bartosz A. Grzybowski, 8 September 2022, Nature Physics.
DOI: 10.1038/s41567-022-01714-9
“Correlation between nanosecond X-ray flashes and stick-slip friction in peeling tape” by Carlos G. Camara, Juan V. Escobar, Jonathan R. Hird and Seth J. Putterman, 23 October 2008, Nature.
DOI: 10.1038/nature07378
“The mosaic of surface charge in contact electrification” by H. T. Baytekin, A. Z. Patashinski, M. Branicki, B. Baytekin, S. Soh and B. A. Grzybowski, 23 June 2011, Science.
DOI: 10.1126/science.1201512
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