在空氣干燥的季節(jié),當(dāng)你開門時(shí)偶爾會有電擊的感覺,這就是靜電放電(ESD)。當(dāng)你感覺電擊時(shí),你身上的靜電電壓已超過2000伏!當(dāng)你看到放電火花時(shí)你身上的靜電已高達(dá)5000伏!當(dāng)你聽到放電聲音時(shí),你身上的靜電已高達(dá)8000伏!但是現(xiàn)代許多高速超大規(guī)模集成電路碰到僅幾十伏或更低的靜電就會遭到損壞。也就是說當(dāng)你接觸這些電路時(shí),你既沒有感覺到又沒有看到更沒有聽到靜電放電時(shí),這塊電路就已部分損傷或完全損壞,而你可能還在找其硬件或軟件的原因。你可能還沒有意識到是靜電這個(gè)“幽靈”。在上個(gè)世紀(jì)中葉以前,靜電現(xiàn)象就如同科技館中的表演,只是一種有趣的物理現(xiàn)象;然而現(xiàn)在,靜電已成為高科技現(xiàn)代化工業(yè)的恐怖主義者。 國內(nèi)外近年發(fā)生了多起因靜電造成的重大人員死亡事故。在**企業(yè)部門,靜電放電使火箭(彈)產(chǎn)生意外爆炸;在石化工業(yè)中靜電放電多次使汽油著火爆炸;在電子工業(yè)中損壞電子元器件,僅美國每年因靜電對電子工業(yè)所造成的損失就達(dá)幾百億美元。靜電危害的另一種形式是靜電力的危害,靜電力的吸塵作用會影響產(chǎn)品質(zhì)量,在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中由于靜電使芯片成品率大大降低。印刷過程中由于靜電吸引力使紙張難以對齊,降低生產(chǎn)效率。另外靜電放電還產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾,其頻率非常寬,從低頻至幾千兆赫茲以上。這種強(qiáng)電磁場作用時(shí)間短但其強(qiáng)度遠(yuǎn)比手機(jī)輻射的電磁場強(qiáng),會干擾一些設(shè)備的正常工作。
靜電危害那么大,它是如何產(chǎn)生的呢?任何物質(zhì)都是由原子組合而成,而原子的基本結(jié)構(gòu)為質(zhì)子、中子及電子??茖W(xué)家們將質(zhì)子定義為正電,中子不帶電,電子帶負(fù)電。在正常狀況下,一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同,正負(fù)電平衡,所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是由于外界作用如摩擦或以各種能量如動能、位能、熱能、化學(xué)能等的形式作用會使原子的正負(fù)電不平衡。在日常生活中所說的摩擦實(shí)質(zhì)上就是一種不斷接觸與分離的過程。有些情況下不摩擦也能產(chǎn)生靜電,如感應(yīng)靜電起電,熱電和壓電起電、亥姆霍茲層、噴射起電。
任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體只要接觸后分離就能產(chǎn)生靜電,流動的空氣當(dāng)然能產(chǎn)生靜電。為什么流動空氣會產(chǎn)生靜電呢?因?yàn)榭諝庖彩怯稍咏M合而成,所以可以這么說,在我們生活的任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都有可能產(chǎn)生靜電。要完全消除靜電幾乎不可能,但可以采取一些措施控制靜電使其不產(chǎn)生危害。對于不同的環(huán)境,不同的防護(hù)對象,有不同的防護(hù)方法和措施。有很多辦法可以降低靜電以減小靜電的危害,如采用一些靜電防護(hù)器材和措施控制人體和環(huán)境的靜電,工作人員可穿防靜電服和鞋及鋪設(shè)防靜電地面。除了有好的靜電控制硬件措施外,還要有靜電控制軟件措施,這就是靜電控制管理和認(rèn)證制度以及防靜電知識培訓(xùn)等。在國外很多部門都有專門的靜電控制管理人員。
靜電有很多危害,靜電是否也能利用呢?答案是肯定的,利用靜電能給人類造福。大家了解得濟(jì)多的是靜電復(fù)印,現(xiàn)在得到廣泛使用。靜電除塵,具有效率高的優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)在很多空氣凈化器就是利用靜電能吸除空氣中的很小的塵埃,使空氣凈化。在農(nóng)業(yè)中,利用靜電噴霧能大大提高效率和降低農(nóng)藥的使用,既經(jīng)濟(jì)又有利環(huán)境保護(hù)。靜電還有很多應(yīng)用,如靜電處理的種子抗病能力強(qiáng),病害發(fā)生減少,而且發(fā)芽率高,產(chǎn)量得到提高;靜電放電產(chǎn)生的臭氧是強(qiáng)化劑,有很強(qiáng)的**作用;經(jīng)過靜電處理的水,既能**又不易起水垢。帶有靜電的駐極體膜還能**各種軟組織損傷,它有**化瘀、**消腫的作用。靜電還可用于噴涂,用靜電噴涂家用電器如洗衣機(jī)、電冰箱的外殼非常均勻。
總之,靜電這個(gè)神秘的東西,雖然我們不能用肉眼看見又不能用手摸到,但是靜電在我們的身邊不斷產(chǎn)生和消失,它既給人類造成危害又能為人類所利用。