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電子材料在接觸、摩擦時，如是在防靜電臺墊上除靜電
日期：2025-07-13 14:44
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摘要：
防靜電臺墊（地墊）主要用導靜電材料、靜電耗散材料及合成橡膠等通過多種 工藝制作而成。產品一般為二層結構，表面層為靜電耗散層，底層為導電層。臺墊使用時間持久，具有很好的防酸、防堿、防化學熔劑特性，并且耐磨，易清洗。
任何兩種化學組成不同，或兩種化學組成相同但物理狀態不同的材料，其內部結構中的電荷載流子能量分布是不同的。當這樣的兩種材料在接觸、摩擦時，就會在防靜電臺墊表面上發生電荷再分配而形成雙電層。當將它們重新分離后，每一種材料上就會帶有比接觸、摩擦前過量的正(或負)電荷。這種使物體帶有電荷的過程稱為起電。
起電過程一般有接觸起電、摩擦起電、光電起電、熱電發射起電、場致發射起電、分散粒子起電、機械斷裂起電及電暈起電等。*常見的是接觸起電和摩擦起電。輕微摩擦時的起電特征可近似看作為一系列的緊密接觸和分離過程，造成電荷在防靜電服表面間轉移而產生靜電。但在劇烈摩擦時，由于防靜電鞋局部接觸面以較高的速度作相對運動，會使防靜電鞋因發熱甚至軟化，兩摩擦面間還可能有質量交換。因此，防靜電臺墊材料摩擦起電的符號有時會與防靜電服接觸面上的壓力有關，例如將粘膠絲織物與不銹鋼棒摩擦時，壓力小時織物帶正電，壓力大時則帶負電。又如兩根相同材料的橡皮棒作一動一靜的非對稱摩擦時，動棒帶正電。反復劇烈摩擦后，原帶正電的棒變為帶負電。這些現象除兩物體接觸電位高低外，還應考慮Seebeck效應(即溫差電動勢效應)。摩擦引起局部升溫，使載流子從高溫向低溫轉移。摩擦引起大分子機械斷裂和熱分解會產生電子或離子，還會產生壓電效應和熱電效應等。所以劇烈摩擦是一個復雜的起電過程。
高聚物的靜電起電機理應與導電機理結合起來研究。當金屬與防靜電服或高聚物間接觸和分離起電過程中，會由于電子轉移或離子轉移而導致起電，但多數可能是電子轉移的同時有一定數量的離子轉移而導致起電。
電子轉移取決于接觸物體問的Fermi能或Fermi能級(E)，，其值等于固體內電子的電化學勢，因此E，是一個熱力學函數。電子進入固體可看作止于E，處，電子從固體逸出平均來說可看作始于Er處。電子轉移平衡時，整個體系的Fermi能級在能級圖上應相等。功函數或電子逸出功就是自由電子能量E。與E，之差。兩物體接觸時，電子的流動方向取決于接觸前它們的Fermi能級的高低或功函數值，電子總是從功函數小(E，高)的一方向大(E，低)的一方流動。電子移動的結果產生靜電勢咖，當e西與兩物體間功函數之差相等時即達到平衡，此時各物體在相對界面附近分別帶有正或負的等量電荷，但從外部是測不出帶電的。隨著兩物體分離才開始形成分別帶有正和負的電荷，而在分離過程中，由于隧道效應、場致發射、氣體放電及通過物體表面和內部的電荷擴散等原因，而使分離后實際觀測到的總靜電荷小于接觸時的總電荷。在分離時還由于電容量大大下降，而使兩物體的電位差迅速增大，從而產生相當高的靜電電壓。接觸起電結果總是功函數大的帶負電，功函數小的帶正電。高聚物的摩擦起電序列基本上與其功函數大小順序是一致的。
