Группа Университета Чили связала заряд зёрен с тонкой углеродной плёнкой в опытах с кремнезёмом
В лабораторных опытах с частицами диоксида кремния, описанных в Nature, различия в заряде одинаковых зёрен объяснили адсорбированным углеродом на поверхности, как и в вулканическом пепле.
Исследователи, среди которых Николас Мухика, Франсиско Грасия и Адриана Бланко из Университета Чили, показали в лабораторных экспериментах, что почти невидимая плёнка на поверхности зёрен влияет на то, как частицы приобретают электрический заряд. О статье, опубликованной в Nature, сообщает Revista Oeste. Авторы использовали диоксид кремния, основной компонент песка, в контролируемых условиях. revistaoeste.com
Revista Oesterevistaoeste.comОткрыть источник ↗
Результат связан с вулканическим пеплом. Во время извержения частицы песка, пыли и пепла сталкиваются, расходятся и трутся друг о друга на большой скорости. Между зёрнами переносится заряд, и возникающие поля могут порождать молнии в шлейфе.
Адвентивный углерод на поверхности зёрен
Даже если две частицы кажутся одинаковыми по материалу и близкими по размеру, каждая может быть покрыта разным количеством молекул углерода, естественным образом осевших из окружающей среды. Эту плёнку называют адвентивным углеродом. По данным статьи, углеродсодержащие молекулы, адсорбированные из среды, нарушают симметрию контактной электризации оксидов.
Состав поверхности отслеживали с помощью методов, включая инфракрасное излучение, наблюдая, как молекулы на поверхности меняются со временем. Одни зёрна накапливали больше углерода после контакта с воздухом, у других оставался менее загрязнённый слой. Эта разница может давать положительный, отрицательный или почти нейтральный заряд. revistaoeste.com
Revista Oesterevistaoeste.comОткрыть источник ↗
Когда плёнку удаляли нагревом или плазмой, электрическое поведение переставало выглядеть хаотичным. Заряд приобретал более предсказуемое направление, а исследователям удалось даже изменить полярность частиц на противоположную. Этот контроль не постоянен: после возвращения зёрен в контакт с воздухом загрязнение поверхности постепенно восстанавливается, в зависимости от условий от нескольких часов до месяцев.
Пепел, порошки и другие среды
Фрагменты, образующие пепел, меняются уже в ходе самого извержения. В образцах вулканов, таких как Этна, исследователи нашли следы процесса, при котором магма разрывается и вновь соединяется, прежде чем дать новые фрагменты.
То же явление проявляется и в менее заметных ситуациях. По сообщению El Mostrador, промышленные порошки и даже молотый кофе могут слипаться, когда зернистые частицы накапливают электричество. revistaoeste.com
Revista Oesterevistaoeste.comОткрыть источник ↗
Среди упоминаемых контекстов: в атмосфере заряды могут влиять на рассеяние частиц и их взаимодействие с микроорганизмами. В промышленности заряженные порошки могут вызывать слипание, потери эффективности и электрические разряды. В молотом кофе частицы могут слипаться до заваривания и менять экстракцию напитка. При формировании планет электростатические силы помогают твёрдым частицам сближаться на ранних стадиях.
