在一些国家和地区,“静电”是冬季干燥的祸根。静电就像字面一样是静态的,也就是电荷*1不移动,保持带电状态*2的电。
因衣服摩擦等而使带电的人与不带电的物体之间可能会产生几千伏的高电压。此时,当人接触或接近该个物体时,带电的电荷会立即流向物体从而产生放电。这种静电现象被称为ESD:Electro-Static Discharge(静电放电)*3。
此外,如果带电物体之间的电荷极性(正/负)相同,则它们相互排斥,如果它们的电荷极性不同,则相互吸引。在后一种情况下,会导致不必要的灰尘和污垢等可能会粘附在产品上。
下面分别列出了静电引起的典型问题和有效利用静电的示例。
*1 电荷:电是物质的固有属性之一,这种电的来源称为电荷。有正电(正)和负电(负)两种极性,这种电荷的行为和举动能引起各种电现象。
*2 带电:例如,如果让电荷不易移动、电流不易流动的物质——绝缘体贴在一起相互摩擦,则可能会进入其中一方带有较多的正电荷或负电荷的状态。这种电荷累积后的状态称为带电。
*3 包括ESD(静电放电)在内,放电时电荷移动,也就是有电流流动,因此ESD好像不应该被认为是静电现象。但是,鉴于ESD是瞬时放电且电流很小,我们在此将ESD视为一种静电现象。
静电问题1:ESD(静电放电)与ESD破坏
IC等电子设备中发生ESD可能会导致电子设备发生故障和误动作。电子设备因发生高电压下的瞬时放电而无法正常工作被称为“ESD破坏”,它不仅在电子产品的制造工序中,而且在产品购买者使用时都会导致故障和问题。
此外,衣服等特别容易因摩擦而带电和发生ESD,例如,如果带电作业人员在制造现场接触产品,则皮肤会感受到刺激和疼痛,给人带来痛苦。而且,带电作业人员可能会导致ESD破坏,从而产生缺陷产品。
静电问题2:带电引起的灰尘、污垢等异物的粘附
空气中的灰尘、污垢、金属粉末等异物与工件*4和产品分别带正电/负电或负电/正电后,就会像前面所述的那样在双方之间产生吸引力,异物会粘附到后者上面。
例如,如果异物粘附在金属(导体)设备的外壳或车体上,则可能会导致喷涂质量下降。此外,如果异物粘附在树脂(绝缘体)薄膜、片材、食品容器等产品上,则可能会出现次品,还有,在保管过程中也会由于粘附了细小的异物而使产品受到玷污,可能会导致质量下降和投诉。而且,在薄膜类产品的制造和加工工序中,基材扭曲和边角起翘可能会导致在形成涂膜的药剂和液体材料的涂抹工序以及卷绕过程中出现问题。
*4 工件:制造过程中的加工对象物体。例如,在金属外壳的压制成型工序中,压制材料被称为工件,而在外壳涂装工序中,外壳本身就被称为工件。
静电的意外用途:与降雪时利用静电发电相关的研究
在空气干燥的冬季,静电在各种工业产品和人们的生活中造成上述问题。除此之外,在寒冷地区,太阳能电池板上的积雪会导致太阳能发电的效率显著降低,再加上供暖使电力需求增加,有可能成为大问题。
静电一直被认为只会造成这些影响和问题,但是,与利用降雪产生静电的能量收集*5相关的研究也在进行。
*5 能量收集:指从热量、阳光、照明、人体运动和机器工作产生的振动等日常环境中收集能量,再将其其转化为电能的发电技术。
功能性防寒用具就是其中的一个使用示例。通过在衣服表面或鞋底安装该设备进行发电,再通过加热器进行取暖,在降雪期间进行冬季体育活动等户外活动中感知运动和身体状态,这些都可以不使用事先充好电的二次电池等即可实现。
此外,人们认为,通过采用这种设备本身就能进行感知的机制,可以更加容易地在电力供应困难的地方的设置和运行气象观测设备。
基于这样的新想法,与能量收集相关的研究和开发不断多样化并取得进步,对未来能量获取的新选项将会增加的期望不断上升。
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