抗酸化物質が静電気を除去

Nature (2013)この記事を引用

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安価なコーティングは、プラスチックやゴムからの電荷の放散に役立ちます。

それは衝撃的な所見と言えるかもしれない。 プラスチックやゴム材料をビタミン E などの酸化防止剤でコーティングすると、ポリマー表面に静電気が蓄積するのを防ぐことができると化学者が今日報告しています1。 この発見は、プラスチックに付着したほこり、静電気ショック、テレビ回路に損傷を与えたりコンピューターのマザーボードを焼く火花などの問題に対する安価な解決策となる可能性がある。

子供たちは静電気を楽しむことができます。風船を髪にこすると、転移した荷電粒子間の引力によりゴムと髪がくっつきます。 しかし、自動車のプラスチック製燃料フィルターや半導体部品内部などの産業用部品に静電気が蓄積すると、危険な電気火花や粉塵の蓄積を引き起こす可能性があります。

イリノイ州エヴァンストンにあるノースウェスタン大学の物理化学者、バルトシュ・グジボウスキー氏は、静電気のパズルについて、荷電粒子は絶縁表面に着地すると互いに反発し合うはずであるが、その結果、粒子が材料全体に均一に広がり、再び内部に漏れ出すということだと説明する。空気中では、実際には安定した長寿命の塊を形成します。 これにより、密に閉じ込められた大量の静電荷が蓄積され、導電経路が利用可能になったときに突然放電するのに十分です。たとえば、人体を突き抜けて金属製の手すりに到達したり、小型の稲妻のように空気中に火花が散ったりします。

ビタミントリートメント

グジボウスキー氏のチームは、その謎が解けたと『サイエンス』誌に報告した。 研究者らは、荷電粒子がポリマー表面に着地するときに生じる電荷と磁気のパターンを顕微鏡で調べた。 彼らは、荷電粒子がラジカルによって安定化されていることを発見しました。ラジカルとは、表面上の化学結合が壊れたときに形成される、結合されていない余った電子を持つ反応性分子です。 ラジカルは電荷の負担の一部を共有します。 これらがなければ、荷電粒子はこれほどしっかりと凝集することができません。 研究チームによると、その答えは、ラジカルと化学反応してラジカルを拭き取る表面コーティングを施すことだという。 このようなコーティングには、安価で毒性のない酸化防止剤の中でもとりわけビタミン E が含まれる可能性があります。 これらの化学物質の一部は、紫外線がプラスチックに損傷を与える際に生成されるラジカルを除去するために、ポリマーを製造するブレンドに実際にすでに添加されていますが、帯電防止コーティングとしては使用されていません。

研究者らは、ラジカル捕捉剤の溶液を使用して、ポリスチレンのビーズなどの一般的なポリマーをコーティングすることで、その主張を証明しました。 案の定、コーティングされたビーズは、振って静電気を帯びた後、数分以内に静電気を放出します。 研究者らはまた、静電気防止コーティングを使用してトランジスタ部品を保護し、イオン銃から荷電粒子が発射されても損傷を受けないことを示しました。 「答えがこれほど単純だというのは、実際のところ非常に信じられないことです」とグジボウスキー氏は言う。

Nature から連絡を受けた他の研究者たちは、この研究が興味深いものであると感じました。 ローリーのノースカロライナ州立大学でナノエレクトロニクスを研究しているマイケル・ディッキー氏は、本当の進歩は静電気の根本原因を洞察できることだと言う。 「古い問題に簡単に対処できるという点で、非常に賢明です」と彼は付け加えた。

静電気の影響への対処は「産業界では非常に大きな問題だ」と、ミネソタ州セントポールにある 3M の研究員フレッド・ロスカ氏は言う。 同氏は、例えば半導体製造中にポリマーに蓄積する静電荷を中和する荷電粒子を供給する方法を見つけるだけでも、10億ドル規模の市場になると付け加えた。 工業企業は、使用する材料を変更することによっても静電気に対処しています。つまり、ポリマーを水またはゲルコーティングで覆い、電荷を散逸させるか、金属またはカーボンナノチューブの導電性ストリップをポリマー混合物に挿入して静電荷の経路を提供します。消え去ること。

しかし、これらの解決策にはプラスチックの導電性を高めるなどのトレードオフがあり、静電気の蓄積の根本的な原因には対処していないとグジボウスキー氏は言う。 そして、酸化防止コーティングがより安価な解決策となるだろうと彼は考えています。 同氏はこの発見について特許を取得しており、3Mやダウなどの企業にライセンス供与したいと述べている。

Baytekin, HT、Baytekin, B.、Hermans, TM、Kowalczyk, B. & Grzybowski、BA Science 341、1368–1371 (2013)。

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Van Noorden、R. 抗酸化物質は静電気を除去します。 自然 (2013)。 https://doi.org/10.1038/nature.2013.13786

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公開日: 2013 年 9 月 19 日

DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2013.13786

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