北理工论述静电的产生

1、论述静电的产生、利用及其危害 5论述静电的产生、利用及其危害（北京理工大学，北京 102488）摘要：分析了静电的产生与危害，着重介绍了控制和消除静电的方法。关键词：静电；产生；利用；消除；危害1 引言在干燥的房间内，当你脱卸毛衣或尼龙、涤纶等化纤衣服时，就会听到“噼噼啪啪”的响声，如在夜里还可看到闪烁的火花：当你的手指触摸门把、靠椅、电子设备等的金属物或者互相握手时，会感到有电击现象；或者你用塑料梳子梳理头发，总是感到梳不拢等。这些已经说明：你身上已有相当高的“静电”电压存在了。在混纺的衣服上往往可看到落有好多灰尘，你用手怎么拍打也拍打不掉，这说明混纺衣服上存在着静电了。2 静电的产生“静电

2、”的产生主要来自两个方面：一是不同物质之间摩擦发生的；二是通电物体产生的电磁场引起的。（1）不同物质自己摩擦产生的“静电”一般来说，不同物质互相摩擦便能产生静电，而产生的静电电压大小与物质的性能有关。如棉纺织衣服与干燥的空气发生的摩擦所形成静电是很小的，人们是觉察不到的；而合成纤维服装是易于发现的。（2）通电物体产生电磁场引起的“静电”大家知道，导体通电后其周围会产生磁场，如果是导电物质便产生电磁感应而形成“电”，从而又回过来产生磁场影响原来导电物质的“传输”，这就是大家很熟悉的电磁感应引起的电磁干扰，也就是说这时产生的“静电”是在导体上产生的，因此它会导体流动而很快消失。13 静电的危害在实

3、际工作和生活中，静电的产生是不可避免的，这是因为任何两个物体在接触分离的过程中都会产生静电。当静电的产生和积累超过一定限度是，就会因为电场过强产生放电现象，对生产环境、产品和人产生危害。持久的静电可使人体血液的碱性升高，血液含钙减少，尿中排钙量增加，特别对儿童、老年人和孕妇等带来缺钙而影响健康，老穿合成纤维衣服的人可诱发心率失常。严重的静电还会引起皮肤病、心情烦躁、头昏胸闷、喉鼻不适等症状。由于静电对轻小物体有明显的力学作用，因而在某些生产部门中会引起严重的障碍。如在某些粉末状物体生产过程中，静电力能使筛孔或管道堵塞；静电吸引灰尘，使纺织品颜色灰暗，丝质脆而易断；感光胶片涂膜不匀，出现拉丝、划

4、痕；在薄膜、纸品生产中，静电斥力能使产品离散而无法整理，而静电引力又能使产品互相吸附而无法分离；静电力能吸引尘埃，因而会严重影响某些电器外壳的喷涂质量，也会影响某些超净工作场所环境的净化；车间工人由于在地面上行走、操作绝缘材料、在椅凳和工作台面上移动、接近或触及其它带电体、沾附带电粉体或液滴等活动而带电， 且人体充电电位一般为1 k V 左右，最高可达5 0 k V ，这足以影响比较精密的电器设备、微电子元件、计算机等正常生产与工作。对于电阻率特别大(> 1012 m)的物质，静电电荷不易散逸，静电电位越积越高，在一定条件下导致火花放电瞬时功率可达几十千瓦。把电能转变成热能，使易燃易爆物

5、引燃引爆，是十分危险的。24 静电的消除由静电场理论可知,消除静电可采用疏通和中和的方法。疏通是指提供导电通路,使静电荷及时流入大地,不易形成电荷积累,危害解除。建筑物上的避雷针、输油车的拖地金属链皆是这一道理。要求严格的地方,可铺设防静电地板,涂刷防静电涂料,工作人员穿防静电制服等。中和是指运用正负电荷相吸引的原理,用系统之外的异性电荷去中和工件或材料表面的静电荷,以消除静电危害。4.1接地法消除静电如消除人体静电积累，将人体予以接地，使人体电位不超过规定的l 0 V 以下的安全值。人体接地的主要方法要看地面的导电性，一般水泥砂浆、大理石、菱苦土地面均属导电地面；其次是人着导电鞋和导电的工作

6、衣、工装用器件等。在操作高静电敏感的火工品或电子元件的场所，还需要用电镯套， 以降低人体电位至安全值。人在操作时动作要小心谨慎，严禁突发性的活动与磨擦。对于存在金属外壳的容器、设备、管道来讲，也要采取接地或跨接( 即各容器、管道、与设备之间用金属线相连) 的方法消除静电。4.2 采取先进技术手段消除静电各种高分子合成纤维材料是优良的绝缘材料，容易积累静电，现今我国已研制出各种新型的抗静电合成化纤材料。如为防止石油输送过程中，由于石油在管道内流动摩擦而产生的电荷积累，可以控制流速和改变加油方式，避免水、空气和油品的混合等措施减少摩擦产生的电荷积累，同时采用抗静电添加剂。4.3 感应式静电消除技术

7、:针状接地导体B 靠近带电工件A(以带“ + ”电为例) 表面,B 上会感应出“ - ”电荷并聚集于针尖部位。静电场使A、B 间空气分子电离并产生电晕放电,电离出的Ý 电荷跑向B , ß电荷跑向A ,从而将A 表面“+ ”电荷中和抵消。不同的情况下针尖可做成齿状、梳状等,结构排列亦有线列、管状或环型之分。此方法简单易行,不需外加电源,广泛应用于输油管道、纸张及织物传送带等场合。但其作用距离较短(约1020mn) ,对23KV 以下的静电电位,消除能力较弱。35 静电的利用5. 1 静电植绒静电植绒因其绒面、刺绣感的独特装饰效果以及工艺简单、成本低、适应性强的特点, 在工业发

8、达国家应用广泛、产品盛行. 其原理是利用静电效应进行植绒. 由于经过一定电处理的绒毛在静电场作用下产生极化和驻极而带电, 带电绒毛经转动、振动、平动等复杂运动, 最后, 作直立定向运动, 依靠电场力而植入涂有黏合剂的基材表面.5. 2 静电除尘在高速发展的经济时代, 以煤作燃料的工厂、电站越来越多, 这些工厂、电站在燃烧煤时, 所排出的烟气会带走大量的煤粉, 其结果不仅污染了环境, 还造成了资源的浪费. 为了减少烟气中的煤粉, 人们做了大量的实验并终于研制出了静电除尘器, 其原理是: 使得空气中的烟雾或尘埃带电,再利用同性电荷相斥, 异性电荷相吸的性质, 使这些带电的微粒通过强电场聚集到电极上

9、, 从而达到清除空气中烟雾和尘埃的目的. 采用这一技术以后从烟囱中排放出来的浓黑的烟雾就减少了.5. 3 静电纺丝技术它是目前制备纳米纤维最重要的基本方法.在静电纺丝工艺过程中, 将聚合物熔体或溶液加上几千至几万伏的高压静电, 从而会在聚合物熔体或溶液表面上产生电场力( 根据相同电荷相斥的原理) . 当聚合物溶液或熔体表面上的电场力克服其表面张力时形成射流; 当射流从毛细管末端向接收装置运动时, 都会出现加速现象, 这就导致了射流在电场中的拉伸, 最终在接收装置上形成无纺布状的纳米纤维.5. 4 静电喷涂随着现代工业的发展, 防腐蚀便成了又一重要的课题. 防腐蚀的有效方法之一, 就是在设备表面

10、上涂上一层非金属保护层, 如油漆、涂料、树脂等. 一般的喷涂方法存在着效率低、浪费材料, 以及严重影响人身健康等缺点. 这就使静电喷涂技术应运而生, 它是根据电泳的物理现象, 使雾化了的油漆微粒在直流高压电场中带上负电荷, 并在静电场的作用下定向地流向带正电荷的工件表面, 被中和沉积成一层薄膜, 均匀牢固附着在工件表面.5.5 静电复印机图象的形成静电复印机作为一种现代化办公设备,已在国民经济的各部门得到广泛的应用。其复印图象的形成也是利用了静电技术来实现的。复印图象的形成系统主要有静电潜象、显影、纸转印、纸分离、定影和鼓清扫等几个步骤。其核心部件是感光鼓,感光鼓的外层由有机光导电层(即半导体光敏材料) 组成,内侧为一铝质基底板。46 静电技术应用的展望静电的应用领域, 随着理论研究的深入不断拓展, 已经广泛应用于信息工程、空间技术、计算机工程、大规模集成电路生产、环境保护、生物技术、选矿和物质分离、医疗卫生消毒、食品保鲜、石油化工、纺织印染、农业生产等各个领域. 从技术角度大体可将静电技术划分为: 净化技术、检测技术、生物技术、分离技术、触媒技术和其他延伸技术, 现正在形成一个新兴的静电产业.近些年在静电应用技术的研究领域, 参考文献1林金绪，【期刊】印刷电路信息，静电的产生、危害和预防，2005