Автор: Юрий Ерин
|
Общеизвестно, что соприкосновение или трение двух материалов приводит к появлению электрического заряда на их поверхностях. Это явление называется электризацией трением, или контактной электризацией. Длительное время считалось, что в ходе электризации одно тело заряжается однородно положительно, а другое — однородно отрицательно. Ученые из США продемонстрировали некорректность данного утверждения на примере полимерных соединений-диэлектриков. Проведенные ими эксперименты установили, что контакт этих веществ приводит к появлению на их поверхности мозаики из наноскопических областей, имеющих разные по знаку заряды. При соприкосновении двух тел или их трении они, будучи до этого электронейтральными, приобретают, соответственно, положительный и отрицательный электрический заряд, который равномерно распределяется по их поверхности (рис. 1). В школьном курсе физики это явление называют электризацией трением, или контактной электризацией. Хотя явление электризации известно с древних времен (первым процесс электризации описал Электризация диэлектрика металлом в настоящее время изучается весьма активно, однако остается неясным, до каких пор происходит трансфер зарядов между металлом и диэлектриком, чем определяется окончание этой передачи — электрическим полем, созданным в результате электризации, или числом доступных электронных состояний в диэлектрике (то есть тем, сколько электронов позволяет принять/отдать данный диэлектрик). Наконец, процесс электризации диэлектрика диэлектриком изучен крайне слабо, хотя специалисты полагают, что если до конца понять электризацию диэлектрика металлом, то впоследствии несложно будет выяснить и механизм электризации двух диэлектриков. В любом случае, принято считать, что поверхность одного из пары веществ заряжается однородным образом положительно, а другого — однородно отрицательно. Однако это не позволяет объяснить результаты некоторых экспериментов, в которых различные частицы одного и того же материала или даже целые макроскопические области одного образца имели различные зарядовые характеристики (см. например, статью В журнале Science опубликована экспериментальная работа коллектива ученых из США
|
Изучение процесса появления зарядов на поверхности тел в ходе их электризации происходило на примере На рис. 2B, C и D представлены распределения электрического потенциала поверхности полимерного диэлектрического материала, полученные зондом Кельвина. Авторы статьи сообщают, что до начала электризации на поверхности материалов отсутствовали какие-либо электрические заряды, по крайней мере измерительная техника, работая на пределе точности, не зафиксировала их наличия (рис. 2B). После электризации на поверхности веществ с диэлектрическими свойствами образовывались наноскопические области с разным знаком заряда. Авторы статьи назвали наблюдаемую ими картину мозаикой, отмечая, что распределение элементов мозаики носило случайный характер и не зависело от того, как в целом заряжались тела в ходе электризации (рис. 2С, D). Алюминий и кремний подобного поведения не проявляли. Как было установлено в ходе последующих исследований, полученные результаты не претерпевают качественных изменений, если варьировать продолжительность контакта поверхностей (от 2 секунд до 1,5 часов). Также никаких существенных метаморфоз не происходит, если к соприкасающимся телам прикладывать давление (от 0,01 МПа до 4,5 МПа, то есть от 0,1 атмосферы до 45 атмосфер). Никакой роли не играет и характер разделения контактирующих объектов, то есть то, медленно или быстро они отдаляются друг от друга. Дальнейшая эволюция поверхностей с мозаичным распределением заряда не отличается от обычных наэлектризованных материалов. Они начинают разряжаться, постепенно сглаживая разницу в величине заряда между соседними наноскопическими областями (рис. 3).
|
Не ограничившись сводкой результатов проведенного эксперимента, ученые в своей статье попытались выяснить, какие механизмы заставляют поверхность полимерного диэлектрика покрываться противоположно заряженными наноостровками. Применив Само собой, этот вывод рождает новые вопросы: какие конкретно Источник: H. T. Baytekin, A. Z. Patashinski, M. Branicki, B. Baytekin, S. Soh, B. A. Grzybowski.
Анонсы новостей ![]() |
Критические периоды развития у человека и вундеркинды Делаются определённые обобщения, коррелирующие с моделью представлений об организации механизмов психики МВАП: Критические периоды развития у человека и вундеркинды. 13-12-2020г. |
Обобщение материалов исследований сетчатки глаза Сетчатка: Обобщение материалов исследований сетчатки глаза. 07-11-2020г. |
Проблемы академической науки Безынициативность в отсутствие личного интереса, план по валу статей, все большая коммерческая составляющая и многое другое: Проблемы академической науки. 11-10-2020г. |
Ориентировочный рефлекс Обобщение фактических данных исследований по функции и механизмам ориентировочного рефлекса – границы между рефлексами и сознанием: Ориентировочный рефлекс. 20-09-2020г. |
Колонки новой коры Обобщение фактических данных исследований по кортикальным колонкам новой коры: Колонки новой коры. 29-08-2020г. |
Ячеистая структура нейросети Обобщения серии экспериментов с разными типами схем соединений элементов нейросимулятора в виде ячеистых структур: Ячеистая структура нейросети. 02-08-2020г. |
Анонс предметной области: «Схемотехника адаптивных нейросетей» Эта программная статья анонсирует формирование среды коллективного исследования на сайте Форнит : Анонс предметной области: «Схемотехника адаптивных нейросетей». 19-07-2020г. |
Конструктор нейросхем Для тех, кто желает развить навыки схемотехнического мышления в игровом режиме и лучше понять работу природных нейросетей: Конструктор нейросхем. 04-07-2020г. |
Деменция Деменция как норма индивидуальной адаптивности: Деменция. 19-06-2020г. |
Книга «Что такое Я - схемотехнический подход» Содержание книги основывается на постулате, что природная нейросеть мозга является схемотехнической структурой - в точности, как это можно сказать про схемотехнику электронного прибора - при всей огромной разнице в способах реализации. Книга «Что такое Я - схемотехнический подход». 11-06-2020г. |
|