اثرات نانومقیاس در بار استاتیک مواد

مقدار بار الکتریکی که در اثر مالش دو ماده با هم ایجاد می‌شود به اجزای بسیار کوچکی که از ماده‌ای به ماده دیگر منتقل می‌شوند بستگی دارد. این اثر حتی می‌تواند قطبیت بار را معکوس کند؛ به‌طوری‌که موادی که در حالت معمول بار مثبت دارند دارای بار منفی می‌شوند و برعکس.

نتایج همایش نهایی پروژه NanoCap

مقدار بار الکتریکی که در اثر مالش دو ماده با هم ایجاد می‌شود به اجزای بسیار کوچکی که از ماده‌ای به ماده دیگر منتقل می‌شوند بستگی دارد. این اثر حتی می‌تواند قطبیت بار را معکوس کند؛ به‌طوری‌که موادی که در حالت معمول بار مثبت دارند دارای بار منفی می‌شوند و برعکس.

ایجاد بار به‌وسیله مالش اشیا با موی سر یا الیاف مصنوعی همیشه باعث سرگرمی بوده ولی برای شیمیدانانی که سعی کرده‌اند تا مواد را بر حسب تمایل آنها به باردار شدن از طریق مالش، طبقه‌بندی کنند مایه دردسر بوده است.

در طول چند سال گذشته معلوم شد که فرآیند باردار شدن تماسی، بیشتر به خواص سطحی اشیا بستگی دارد تا جنس ماده‌ای که از آن ساخته شده‌اند. درحالی‌که سوالاتی مانند اینکه چه چیزی بار الکتریکی را بین مواد منتقل می‌کند و آیا این بارها الکترون هستند یا یون، هنوز جای بحث دارد، معلوم شده است که اجزای نانومقیاسی از یک ماده به ماده دیگر منتقل شده و از این طریق بار خود را نیز منتقل می‌کنند.

محققان کشف کرده اند که انتقال ذرات نانومقیاس مواد می‌تواند قطبیت کلی ماده را عوض کند.
تا قبل از این تصور می‌شد که انتقال جرم تا حد کمی بر مقدار بار الکتریکی ایجاد شده تاثیر می‌گذارد؛ ولی تحقیقات اخیر نشان داده است که در حین این انتقال جرم، امکان تغییر قطبیت ماده نیز وجود دارد و ممکن است ماده‌ای که به‌طور ذاتی بار منفی دارد، دارای بار مثبت شود.

این مشاهدات نشان می‌دهد که حداقل دو مکانسیم مهم وجود دارد و از انتقال جرم نمی‌توان صرف نظر کرد. محققان همچنین نشان دادند که حتی روش فرآوری پلیمرها می‌تواند بر چگونگی باردار شدن آنها اثر بگذارد. هنگامی که محققان در حال مطالعه دانه‌های تفلونی با دو منبع تامین‌کننده مختلف بودند رفتار کاملاً متفاوتی از آنها مشاهده و چنین نتیجه‌گیری کردند که موقعیت و ترتیب زنجیره‌های پلیمری تا حد زیادی به‌وسیله بار سطحی موجود در قالبی که بر روی آن ساخته می‌شوند تاثیر می‌پذیرد. آنها این مطالعات را به کمک دستگاه‌های تجزیه‌ای پیشرفته مانند میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، میکروسکوپ پروب کلوین روبشی (SPKM) و طیف‌سنجی‌های رامان و XPS به‌همراه روش‌های اندازه‌گیری سختی و سایش مواد انجام دادند. در واقع این بینش به‌واسطه به‌کارگیری فناوری‌های جدید برای مطالعه این پدیده در مقیاس نانو به‌همراه دانش موجود به‌دست آمده است.