這可能是一個令人震驚的發現。化學家今天報告說，用維生素 E 等抗氧化劑塗覆塑膠或橡膠材料可以阻止靜電電荷在聚合物表面積聚。這一發現可能為解決諸如灰塵粘附在塑膠上、靜電衝擊或損壞電視電路和燒燬計算機主機板的火花等問題提供一種廉價的解決方案。
孩子們可以玩靜電的樂趣——當他們用氣球摩擦頭髮時，橡膠和頭髮會因為轉移的帶電粒子之間的吸引力而粘在一起。但是，在汽車上的塑膠燃油濾清器或半導體零件內部等工業部件上積聚的靜電荷可能會導致潛在的危險電火花和灰塵積聚。
伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的物理化學家巴爾託什·格里博夫斯基解釋說，靜電的難題在於，雖然帶電粒子在落到絕緣表面時應該相互排斥，使它們均勻地分散在材料上並洩漏回空氣中，但它們實際上會形成穩定的、壽命長的團塊。這會導致大量緊密受限的靜電荷積聚，當導電路徑可用時，會突然放電：例如，穿過人體到達金屬欄杆，或像微型閃電一樣穿過空氣。
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維生素處理
格里博夫斯基的團隊在《科學》雜誌上報告說，他們已經解開了這個謎團。研究人員在顯微鏡下檢查了帶電粒子落在聚合物表面時產生的電荷和磁荷模式。他們發現帶電粒子被自由基穩定，自由基是一種具有多餘的、未結合電子的活性分子，當表面上的化學鍵斷裂時形成。自由基分擔了一部分電荷的負擔；沒有它們，帶電粒子就無法如此緊密地聚集在一起。該團隊表示，答案是應用與自由基發生化學反應的表面塗層，將其清除。此類塗層可能包括維生素 E 以及其他廉價、無毒的抗氧化劑。事實上，其中一些化學物質已經新增到聚合物的混合物中，以清除紫外線損壞塑膠時形成的自由基——但尚未用作抗靜電塗層。
研究人員透過使用自由基清除劑溶液塗覆常見的聚合物（如聚苯乙烯珠）來證明了他們的觀點。果然，在搖晃以獲得靜電荷後，塗層的珠子在幾分鐘內釋放了靜電。科學家們還使用他們的抗靜電塗層來保護電晶體元件，表明當帶電粒子從離子槍射向它時，它仍然沒有損壞。“答案如此簡單，這真是令人難以置信，”格里博夫斯基說。
《自然》雜誌聯絡的其他研究人員發現這項工作令人興奮。北卡羅來納州立大學的奈米電子研究員邁克爾·迪基說，真正的進步是對靜電根本原因的洞察。“以如此簡單的方式解決一個古老的問題是非常聰明的，”他補充道。
明尼蘇達州聖保羅市 3M 公司的研究員弗雷德·羅斯卡說，處理靜電的影響是“工業界的一個非常大的問題”。他補充說，例如，僅僅找到在半導體制造過程中提供中和聚合物上積聚的靜電荷的帶電粒子的方法，就是一個價值數十億美元的市場。工業公司還透過修改他們使用的材料來處理靜電：要麼用可以透過電荷消散的水或凝膠塗層覆蓋聚合物，要麼在聚合物混合物中插入導電的金屬或碳奈米管條，為靜電荷的消散提供路徑。
但格里博夫斯基說，這些解決方案涉及權衡，例如使塑膠更具導電性，並且沒有解決靜電積聚的根本原因。他認為抗氧化劑塗層將證明是一種更便宜的解決方案。他說，他已經為這項發現申請了專利，並希望將其許可給 3M 和陶氏化學等公司。