Clarifier un phénomène jusqu'ici non résolu pourrait aider à éviter des charges perturbatrices dans les usines
Chicago (États-Unis) - Lorsque deux pièces de plastique différentes se touchent et se séparent rapidement, des charges statiques peuvent se former. Cet effet triboélectrique n'était pas encore compris en détail. Les physiciens américains ont démontré dans une expérience simple que l'eau joue un rôle central dans la génération de ces charges. Comme ils le rapportent dans la revue "Physical Review Materials", une humidité plus élevée permet un échange accru d'ions chargés électriquement et supporte ainsi la charge statique.
Heinrich M. Jaeger et ses collègues de l'Institut James Franck de l'Université de Chicago ont assemblé deux pièces en plastique estampées dans un simple équipement. L'une était en téflon, l'autre en nylon. Les deux matériaux différaient par leur capacité à être humidifiés avec de l'humidité: le nylon était beaucoup plus hydrophile que le Téflon, donc il aimait l'eau. Après chaque contact des deux pièces, les chercheurs ont déterminé la charge statique résultante sur les deux pièces de plastique. À la température ambiante, la charge négative sur la pièce en téflon n'a augmenté que de manière exponentielle et rapide, puis, après plusieurs contacts, uniquement linéaire et un peu plus lente. Chauffé à 80 degrés Celsius a montré un comportement similaire. Cependant, la transition d'une augmentation exponentielle rapide à une augmentation linéaire lente de la charge négative s'est produite beaucoup plus tôt après seulement quelques contacts.
L'eau justifie cette différence. À des températures plus élevées, l'humidité sur les deux pièces en plastique diminuait de manière significative au cours d'une évaporation partielle de l'eau. Selon les chercheurs, cette baisse d'humidité était la principale raison de la diminution de la charge statique. Parce que même de petites quantités d'eau ont efficacement transporté des charges électriques du nylon hydrophile au téflon hydrophobe à la température ambiante via les ions hydroxyde présents dans l'eau. En conséquence, si les pièces en plastique étaient plus sèches à une température plus élevée, seules encore moins de charges électriques pourraient s'accumuler sur la pièce en téflon.
Avec leurs expériences, Jaeger et ses collègues ont prouvé que l’eau joue un rôle central dans la formation de charges de contact statiques. Sur la base de ces connaissances, ils peuvent maintenant imaginer des mesures sophistiquées pour mieux prévenir les charges statiques, par exemple dans les processus de production. Une méthode simple, par exemple, consisterait à réduire considérablement l'humidité dans les usines.