这可能是一个令人震惊的发现。化学家今天报告说，用维生素 E 等抗氧化剂涂覆塑料或橡胶材料可以阻止静电电荷在聚合物表面积聚。这一发现可能为解决诸如灰尘粘附在塑料上、静电冲击或损坏电视电路和烧毁计算机主板的火花等问题提供一种廉价的解决方案。
孩子们可以玩静电的乐趣——当他们用气球摩擦头发时，橡胶和头发会因为转移的带电粒子之间的吸引力而粘在一起。但是，在汽车上的塑料燃油滤清器或半导体零件内部等工业部件上积聚的静电荷可能会导致潜在的危险电火花和灰尘积聚。
伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的物理化学家巴尔托什·格里博夫斯基解释说，静电的难题在于，虽然带电粒子在落到绝缘表面时应该相互排斥，使它们均匀地分散在材料上并泄漏回空气中，但它们实际上会形成稳定的、寿命长的团块。这会导致大量紧密受限的静电荷积聚，当导电路径可用时，会突然放电：例如，穿过人体到达金属栏杆，或像微型闪电一样穿过空气。
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅，您将帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
维生素处理
格里博夫斯基的团队在《科学》杂志上报告说，他们已经解开了这个谜团。研究人员在显微镜下检查了带电粒子落在聚合物表面时产生的电荷和磁荷模式。他们发现带电粒子被自由基稳定，自由基是一种具有多余的、未结合电子的活性分子，当表面上的化学键断裂时形成。自由基分担了一部分电荷的负担；没有它们，带电粒子就无法如此紧密地聚集在一起。该团队表示，答案是应用与自由基发生化学反应的表面涂层，将其清除。此类涂层可能包括维生素 E 以及其他廉价、无毒的抗氧化剂。事实上，其中一些化学物质已经添加到聚合物的混合物中，以清除紫外线损坏塑料时形成的自由基——但尚未用作抗静电涂层。
研究人员通过使用自由基清除剂溶液涂覆常见的聚合物（如聚苯乙烯珠）来证明了他们的观点。果然，在摇晃以获得静电荷后，涂层的珠子在几分钟内释放了静电。科学家们还使用他们的抗静电涂层来保护晶体管组件，表明当带电粒子从离子枪射向它时，它仍然没有损坏。“答案如此简单，这真是令人难以置信，”格里博夫斯基说。
《自然》杂志联系的其他研究人员发现这项工作令人兴奋。北卡罗来纳州立大学的纳米电子研究员迈克尔·迪基说，真正的进步是对静电根本原因的洞察。“以如此简单的方式解决一个古老的问题是非常聪明的，”他补充道。
明尼苏达州圣保罗市 3M 公司的研究员弗雷德·罗斯卡说，处理静电的影响是“工业界的一个非常大的问题”。他补充说，例如，仅仅找到在半导体制造过程中提供中和聚合物上积聚的静电荷的带电粒子的方法，就是一个价值数十亿美元的市场。工业公司还通过修改他们使用的材料来处理静电：要么用可以通过电荷消散的水或凝胶涂层覆盖聚合物，要么在聚合物混合物中插入导电的金属或碳纳米管条，为静电荷的消散提供路径。
但格里博夫斯基说，这些解决方案涉及权衡，例如使塑料更具导电性，并且没有解决静电积聚的根本原因。他认为抗氧化剂涂层将证明是一种更便宜的解决方案。他说，他已经为这项发现申请了专利，并希望将其许可给 3M 和陶氏化学等公司。