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纺织品静电产生的机理浅析
纺织品静电产生的机理浅析
发布时间:2015-01-31 09:34

  静电产生的先决条件是出现电荷聚集,即通常所说的起电。起电的方式或机制有多种,如接触起电,摩擦起电,变形起电(压电效应)以及光电和热电效应等。由于纤维高聚物为不良导体,故电荷一旦生成,就极易形成静电。


  一、接触起电
  两种物质只要接触,其间并不发生任何摩擦,由于表面性质的不同,当两接触物分离时,就会产生静电,而这种形式产生的静电就称为接触起电。接触起电的关键,在于材料接触表面电层性质的变化,两种物体相互接触时,因物质表面性质不同而诱导取向和界面极化,.在表层产生双电层排列a此时,表面分子层的电荷和排列与内层不同。当分离时,某物质就将接触时吸引的电子捕获而走,形成带电荷层和极化层。显然,电荷的形成可能是由极化作用引起的电离和吸附,或由电子的亲和力作用引起的电动现象,并在极薄的表层中形成电荷层,与次内层有别。
  酸性高聚物易于丢失正离子而变为负电荷表面;碱性高聚物则反之。不论接触物质的性质如何,其接触表面状态的影响是至关重要的,一是表面的清洁度,一是表面的平滑性。


  二、热电效应
  加热可使纤维表面的分子产生强烈的布朗运动和降低纤维表面的功函数、费米能组以及价带和禁带作用。这都会导致电荷的逸出和热解 离子,同时纤维表面的晶格也会发生变化,产生附加电势而带电。Henry认为,两个接触面温度存在差异,或在同样温度作用下,因为材料的变形和热效应不 同,会导致电荷由高温区向低温区的扩散,以及由高浓度区向低浓度区的扩散。不过这种情况较多地还是发生在金属物质上,如各种金属热电偶,就是利用温度变 化,引起材料功函数以及导、价带能级的变化,产生附加热电势而作为材料热学量的测量传感器w。


  三、摩擦起电
  摩擦起电比接触起电要复杂得多,其不仅仅是接触,还包括挤、压、拉、磨、剥离、粘附等各种物理机械作用。摩擦过程实际上就是相互摩擦的两个物体接触面上不同接触点之间连续不断地进行接触和分离的过程。接触面两侧温度的非对称性引起的电荷转移以及摩擦中的质量转移引起的生电现象,部分剥离、粘合以及温度差引起的扩散等,其终止为表面的分离和形变的停止。
  纤维摩擦起电的复杂性,不仅体现在摩擦起电机理的多样性,而且表现在摩擦作用的多重性,如压电生电,热电生电,质量转移生电,各种变形生电,使同一材料表面(织物表面)的电荷量和正负电性均会不同。材料表面的形状也会影响电荷的转移,而且随着环境条件、加压大小、摩擦快慢,带电量和电性都会发生较大的变化,因此纤维材料的摩擦起电试验必须在严格的条件下进行和比较。


  四、压电起电
  在一定压力作用下,纤维的变形,尤其是晶格的变形会产生带电现象。而压力大小的变化,会导致电荷量或感应电势的变化。有人对羊毛做过试验,随着压力的增大,羊毛的微电势会上升,带电量增加压电效应在晶体中用得多,如压电陶瓷片用于电子打火、音响传感器头和测量传感器等等。


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