Tác hại, ứng dụng và cách phòng chống tĩnh điện

Tĩnh điện là gì? Đây hiện tượng vật lý tự nhiên xảy ra do sự tác động của 2 điện cực trái dấu với nhau. Hiện tượng này có thể gây ra những tác hại nhưng cũng có những ứng dụng rất đặc biệt. Hôm nay, TKTECH sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các tác hại, ứng dụng và cách phòng chống tĩnh điện hiệu quả nhất. Cùng theo dõi nhé!

Hiện tượng tĩnh điện là gì?

Tĩnh điện là hiện tượng mất đi sự cân bằng điện tích trên bề mặt của một vật liệu nào đó. Điện tích tích tụ trên vật liệu cho đến khi nó có thể được truyền đi nơi khác thông qua một dòng điện hoặc sự phóng điện. Hay nói cách khác, tính điện là sự tương phản với dòng điện, đây là cách mà điện được truyền qua vật dẫn và mang theo năng lượng. 

Một hiện tượng tĩnh điện được tạo ra khi hai bề mặt tiếp xúc với nhau rồi tách ra, và có ít nhất một trong hai bề mặt đó có điện trở suất cao. Tĩnh điện có những ảnh hưởng rất cụ thể đối với cuộc sống thường ngày của chúng ta. Bởi vì hầu hết mọi người đều có thể cảm thấy, nghe thấy và nhìn thấy các tia lửa điện khi một điện tích bị thừa trung hoà khi ở gần một vật dẫn lớn. Ví dụ như dây nối đất.

Nguyên nhân gây ra hiện tượng tĩnh điện là gì? 

Hiện tượng tĩnh điện xuất hiện khi các đối tượng có thể tích điện tích không cân xứng, dẫn đến tồn tại một sự điện tích dư thừa hoặc điện tích thiếu trên bề mặt của đối tượng. Nguyên nhân gây ra hiện tượng tĩnh điện chủ yếu là sự tách rời hoặc chuyển động của các electron trên bề mặt hoặc trong cấu trúc nguyên tử của vật thể. Cụ thể:

– Khi hai vật tiếp xúc với nhau, các electron có thể di chuyển từ một vật sang vật kia, tạo ra sự mất điện tích (điện tích âm) trên một vật và sự tích tụ điện tích dương trên vật còn lại.

– Khi hai vật chà sát lẫn nhau, điện tích có thể được tạo ra thông qua quá trình trao đổi electron. Ví dụ, khi bạn chà tay vào một bóng cao su, bạn tạo ra sự tách rời electron và tích tụ điện tích trên bóng cao su.

– Ánh sáng hoặc nhiệt có thể gây ra sự tách rời electron từ bề mặt vật thể, tạo ra sự điện tích dư thừa.

– Nếu một vật tiếp xúc với một vật chứa điện tích (ví dụ, một vật dẫn điện), nó có thể nhận điện tích từ vật đó và trở nên điện tích dương hoặc âm, tùy thuộc vào loại điện tích mà vật chứa điện tích đó mang.

Những tác hại của hiện tượng tĩnh điện là gì?

Khi tĩnh điện trên bề mặt vật thể lớn tới mức khoảng 3000V, nó sẽ tạo ra một từ trường tĩnh điện. Từ trường này sẽ tác động gây ra sự phân cực của các vật thể khi nó lọt vào trường tĩnh điện. Việc phân cực sẽ tạo ra lực hút Culong đủ lớn để hút các vật thể này vào bề mặt của vật mang tĩnh điện. Dẫn đến những tác hại xấu:

Đối với con người

Khi các vật thể bị nhiễm tĩnh điện lớn sẽ tạo ra một điện trường cực mạnh trong môi trường xung quanh. Điện trường này có tác hại xấu đến sức khoẻ con người tính về lâu dài. Gây những ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ sinh dục, hệ tuần hoàn. Nó đặc biệt nguy hiểm vì phóng tĩnh điện có khả năng giật người thao tác, gây ra tai nạn lao động.

Đối với lĩnh vực sản xuất

Các sóng điện từ trường sinh ra trong quá trình phóng điện có thể gây hỏng hóc, trục trặc, làm giảm chất lượng của các phần tử điện tử, bản mạch hoặc cả 1 thiết bị hoàn chỉnh. Các hạt bụi bị tĩnh điện với kích thước chỉ 1 micromet cũng đủ sức gây chập hỏng 1 mạch bán dẫn. Hiện tượng bám hút bụi do tĩnh điện còn làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của các quá trình sản xuất cần sạch bề mặt như: lắp ráp quang học, in ấn, đóng gói thực phẩm, dược phẩm, tráng phủ, in ấn…

Ứng dụng của tĩnh điện như thế nào?

Mặc dù gây ra nhiều tác hại xấu và nguy hiểm nhưng hiện tượng tĩnh điện lại có ứng dụng rất thiết thực trong một số lĩnh vực như:

Ứng dụng trong sơn tĩnh điện

Tĩnh điện được sử dụng để phủ một lớp sơn hoặc bột chất điện dẻo lên bề mặt các vật thể. Việc này giúp tạo ra một lớp bảo vệ và tạo màu sắc trên các sản phẩm, như ô tô, sản phẩm kim loại và nhiều vật dụng hàng ngày.Lượng sơn bột tĩnh điện thừa còn có thể tải sử dụng nhiều lần không gây lãng phí.

Ứng dụng trong ngành in ấn – Tĩnh điện là gì?

Dựa vào sự nhiễm điện cục bộ ảnh hưởng bởi ánh sáng có cường độ mạnh, tĩnh điện được sử dụng để in chữ, hình ảnh và các mẫu lên các bề mặt như giấy, nhựa và kim loại. Nó cũng được sử dụng để tạo bao bì điện tử như túi nhựa và phim co dãn.

Máy in laser cũng sử dụng tĩnh điện để tạo ra hình ảnh trên giấy. Một lớp tĩnh điện dương được sử dụng để thu hút mực từ trống mực và áp dụng nó lên giấy.

Ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất

Tại những nhà máy chạy than: Họ sử dụng các chất kết tủa tĩnh điện để thu gom các hạt mịn trong ống khói. Chúng có thể được gom lại dưới dạng chất thải rắn thay vì phóng thích vào không khí. Ngoài ra, nó được ứng dụng trong sản xuất trang bị bảo hộ lao động phòng sạch như: Quần áo, găng tay, giày chống tĩnh điện…

Ứng dụng của tĩnh điện trong các lĩnh vực khác

– Ứng dụng trong ngành xây dựng để loại bỏ bụi và các hạt bụi từ bề mặt của các vật liệu xây dựng như bê tông, gạch và gỗ.

– Trong nghiên cứu khoa học, tĩnh điện được sử dụng để tách rời các hạt và phân tích chúng dựa trên sự khác biệt về điện tích. Nó cũng được sử dụng để tạo ra các điện cực cho các thí nghiệm về điện hoá học và điện lý học.

– Trong các thiết bị và máy móc sử dụng trong ngành công nghiệp và cuộc sống hàng ngày, tĩnh điện có thể được sử dụng để điều khiển chuyển động của các bộ phận và tạo ra lực cơ học.

Hướng dẫn cách phòng chống tĩnh điện hiệu quả

Ngược lại với tĩnh điện, phòng chống tĩnh điện là phương pháp nhằm khắc phục, hạn chế các tác hại do tĩnh điện gây ra. Bằng cách sử dụng các vật liệu dẫn điện trở cho phép trong khoảng từ 104Ω đến 109Ω có khả năng làm tiêu tán các điện tích được sinh ra. Hoặc đưa lượng điện năng đó xuống hệ thống nối đất, nhằm bảo vệ sản phẩm khỏi các tác nhân gây chập, cháy nổ. Từ đó bảo vệ sự an toàn, tính mạng và sức khỏe con người trong quá trình sản xuất.

Nguyên lý của việc chống tĩnh điện là gì?

– Đối với vật liệu dẫn điện: Trên thực tế, các loại chất liệu khác nhau sẽ có những cách chống tĩnh điện khác nhau. Phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để chống tĩnh điện cho các vật liệu dẫn điện đó là nối đất (tiếp địa) trực tiếp.

– Đối với vật liệu không dẫn điện: Để ngăn ngừa tĩnh điện cho các chất liệu này, chỉ có thể sử dụng ionizer SMC. Đây là phương pháp tạo ra các ion trung hoà những vùng bị tĩnh điện. Nếu không được trung hoà bởi các điện tích tự do, tĩnh điện mất đi rất chậm. Vật liệu cách điện cho phép nhóm điện tích âm và dương hình thành. Khi những điện tích không thể di chuyển trên bề mặt của vật liệu này, việc nối đất không thể loại bỏ đi các điện tích.

Khi đó, sự ion hoá là phương tiện duy nhất để loại bỏ tĩnh điện ở các vật liệu cách điện. Sự ion hoá các điện tích tự do trong không khí bằng phương pháp phân cực điện áp cao tạo ra liên tục luồng điện tích âm và dương. Các điện tích này sẽ kết hợp với điện tích trái dấu trên bề mặt của vật liệu và triệu tiêu tĩnh điện trên bề mặt cách điện.

Các biện pháp chống tĩnh điện hiệu quả

Việc ngăn ngừa nguy cơ tĩnh điện là loại bỏ tĩnh điện được tạo ra càng sớm càng tốt để tránh tích tụ. Với các biện pháp cụ thể như:

– Xe bồn dựa vào dây xích kéo trên mặt đất để dẫn tĩnh điện đi

– Bánh máy bay thường được trang bị dây nối đất, cao su dẫn điện được dùng làm lốp bánh xe. Chúng có thể đưa tĩnh điện từ thân máy bay xuống đất trong quá trình hạ cánh

– Những sợi dây dẫn điện bằng thép không gỉ có kích thước từ 0.05 – 0.07 mm được trộn trong thảm, có tác dụng chống tĩnh điện rất tốt

– Sử dụng máy đo độ ẩm để kiểm soát độ ẩm thích hợp trong xưởng in, xưởng nhuộm. Không khí ẩm có thể làm cho tĩnh điện biến mất nhanh chóng

Tĩnh điện là một yếu tổ ảnh hưởng rất lớn đến quy trình, hoạt động sản xuất của nhiều ngành công nghiệp. Chính vì thế, hy vọng qua bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về hiện tượng này để thực hiện các biện pháp chống tĩnh điện phù hợp, hiệu quả cho quy trình sản xuất của mình.