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接觸起電

鎖定
接觸起電,又稱接觸-分離起電。接觸起電是最廣泛的靜電起電方式之一。接觸起電是指異質材料互相接觸,由於材料的功函數不同,當兩種材料之間的距離接近原子級別時(約25埃),會在接觸的兩個表面上產生電荷,從而形成帶電體的現象。
接觸起電,包括固-固接觸起電、固-液接觸起電、固-氣接觸起電等。摩擦起電是一種特殊的接觸起電。某一帶電體與另一物體的接觸的情況下,其起電方式包括了接觸起電和傳導起電。
中文名
接觸起電
別    名
接觸-分離起電
學    科
物理學

目錄

接觸起電簡介

接觸起電(contact electrification)是指兩個物體相互接觸、不發生摩擦,當兩個物體重新分開後所產生的靜電起電現象。兩種物體表面相互接觸時,存在着接觸電位差,在界面層會發生電荷轉移。當電荷轉移形成的反向電位差與接觸電位差大小相等時,電荷轉移達到動態平衡。
兩個物體重新分開後,每一物體都帶有與接觸前相比過量的正電荷或負電荷。兩種材料接觸時,它們的接觸電位差應與它們的功函數之差成正比。接觸起電的結果應該是功函數高的材料帶負電,功函數低的材料帶正電。高聚物的靜電現象主要是由接觸起電和摩擦起電引起的。 [1] 

接觸起電影響因素

摩擦的影響
摩擦實際上就是沿兩固體接觸面上不同接觸點之間連續不斷地接觸一分離過程,由於接觸電位差只發生在相互緊密接觸的固體間,而看來很平的物體表面實際上卻是凹凸不平的,它們即使靠得很近,但實際上在凹處並未達到緊密接觸,所以單純的接觸起電其效應比較弱。但若使兩個靠近的表面發生摩擦,則可使2.5 nm以下的接觸點(或接觸面積)大大增多。而且摩擦正好相當於一系列的接觸一分離過程,所以摩擦可使起電效果變得非常明顯。由此可以看出,摩擦起電的主要機理仍是接觸起電。
但因摩擦時有機械力作用於物體而使物體發生形變,所以會包含有壓電效應起電;又因為摩擦還可能會引起界面凸起部分斷裂,所以還包含有斷裂起電。摩擦還會產生熱量,引起温度的變化,所以還可能包含有熱電效應起電的因素在內。總之摩擦起電一般不是一種單一機理的起電方式,而包含有多種起電機理,但毫無疑問接觸起電在其中起着主要作用。 [2] 
周圍環境的影響
1、濕度的影響
濕度是環境條件的重要參數。一般來説,當空氣相對濕度提高時,固體材料通過吸濕使其含水量增加,還可能在其表面形成一層極薄的水膜。由於水是良導體,導致固體的表面電阻率體積電阻率下降,使靜電荷容易分散和泄漏,減小了固體的帶電量。
2、温度的影響
當測試温度變化時也會引起固體電阻率的變化,從而引起固體泄漏靜電程度的變化,進而使固體帶電量受到影響。但温度對固體帶電量的影響遠小於濕度的影響。
對於高分子固體介質,當其相對介電常數小於3.0(稱弱極性材料)時,温度對起電量的影響很小,可以忽略。而對於相對介電常數大於3.0的聚合物(稱強極性材料),隨着環境温度的上升一般起電量減小,有時也會引起帶電極性的反轉。 [2] 
參考資料
  • 1.    馮新德.高分子辭典:中國石化出版社 ,1998
  • 2.    薛兵,張曉軍.應用物理:西安電子科技大學出版社,2012