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  • 200707270249為什麼會發生靜電??
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    為什麼會發生靜電??

     

     

     

    不同的物質相摩擦就會產生靜電,因為摩擦過程中一方會產生正電荷,而另一方會產生負電荷,這些電荷殘留在物體表面就是靜電。

    根據資料顯示(http://www.epochtimes.com/b5/5/1/12/n777487.htm),人在地毯上行走,產生的靜電電壓超過2000伏特;穿或脫化纖純滌綸衣服時的瞬間,電壓可達5萬~10萬伏特。

    而靜電接觸金屬,或是適當的導體時,靜電荷會急速被導體帶走,因此當人體體表帶有靜電時,若接觸對靜電防護弱的電子元件時(如半導體IC),因為電子元件本身就是用來傳遞電子訊號,相對於人體是一個良導體,因此殘留在人體體表的靜電荷,就會迅速的被電子元件帶走。
    根據歐姆定律(V=I*R),良導體的電阻(R)通常很小,而靜電壓(V)卻很高,所以其瞬間電流(I)就會相當可觀,因此對靜電防護弱的電子元件就是被這種瞬間高電流破壞,使導線燒毀,元件擊穿。

    防範靜電損害,一般在電子工廠有三種常見的做法,
    一、遮蔽:運用遮蔽材料,如抗靜電盒(箱)、靜電袋來儲存或運送電子產品。
    二、接地:由於靜電是靠摩擦產生的,因此無法防止靜電的發生,因此運用靜電地板、靜電鞋,靜電手環及接地線,將所產生之靜電導地,以免影像到電子產品。
    三、中和:若確認環靜中之靜電荷種類(+/-),運用離子風扇產生相反的離子以中和靜電荷。

     

    名詞解釋

    (1) 靜電感應(Electrostatic Induction):一帶電荷物體在一鄰近物體上造成之電荷分離現象。

    (2) 靜電接地(Static Grounding):為導引物體中之電荷至大地以避免電荷累積所實施之接地。

    (3) 靜電放電(Electrostatic Discharge):因帶電荷物體所形成的電場使附近的氣體電離所產生的放電現象。

    (4) 游離化(Ionization):空氣分子在電場中出現電子離開分子造成正電荷分子與負電荷電子同時存在之現象。

    (5) 最小點火能量(Minimum Ignition Energy):能造成可燃物質起火燃燒、爆炸之最小靜電放電能量。

    (6) 靜電消除器(Electrostatic Neutralizer):產生游離空氣以中和物質中電荷或提供一路徑引導電荷至大地之設備。

    3. 作用

    靜電消除設備係指用來減少物質中所累積電荷之設備。由於不管是導體或非導體都會在某種狀況下產生及累積電荷,因此是否需使用靜電消除設備通常並非以該物質所累積之電荷多寡或靜電電壓高低來決定,而是以所帶電荷是否會造成不良後果決定,而消除之程度亦以所剩電荷不會造成不良後果為基準。

    靜電消除設備的主要目地如下:

    (1) 防止靜電電擊:累積在人體之電荷透過接地導體放電,或外界物體上之電荷透過人體對大地放電皆會產生放電電流,此電流會使人有觸電之感覺,雖通常因帶電量少的緣故尚不足以對人體產生一次災害,但可能因觸電感導致人體出現不正常動作而發生二次災害。

    (2) 防止火災及爆炸:靜電放電所產生之火花可能引起易燃氣體、液體或粉塵之起火燃燒爆炸。

    (3) 提高產品品質:靜電會使電子廠生產之積體電路受破壞、油墨印刷不清、塑膠、紙品及紡織品糾捲不清。

    (4) 避免絕緣設備破壞:靜電之放電現象可能使設備絕緣受到破壞,引發進一步的災害。

    4. 靜電產生原理、型式種類

    (1) 由於靜電消除的工作是如此重要,因此有關靜電消除設備之處理應以非常嚴謹之態度面對。由於幾乎所有的物質都可能產生靜電,靜電會出現在住家、工廠、自然界中,小至人們梳頭,大至機器設備產生火花,甚至巨大如雷電皆是靜電現象,因此幾乎所有的人都會接觸到靜電。但一般而言,需要使用到靜電消除設備的場所為容易因靜電產生災害之場所,例如生產與運輸易燃物質的場所或設備,生產或儲存過程會產生易燃物質的場所,精密電子產品之生產、運輸、檢驗等場所。容易因靜電產生災害場所之安全維護與管理人員以及其設備之製造與安裝等從業人員皆應具有靜電消除設備之專業知識。

    (2) 靜電的產生:一般未帶電荷的物質原子中,帶負電的電子與帶正電的質子數量相同。不過,電子可能因機械、熱、或化學等因素而離開原子,造成正負離子的產生。在固體金屬導體中只有自由電子可以移動,而在氣體及液體中不管是電子或離子皆可以移動。靜電的產生主要來自於兩種不同物質的接觸及分離,當兩種物質接觸在一起時,電子會從一邊移動至另一邊,當兩物質分離時,電子離開的一邊便帶正電,而接收電子的一邊帶負電,也許移動之電子只佔所有電子數目的數十萬分之一,但卻足以形成很大的靜電。如果兩個物質皆是良導體,則在尚未完全分離前移動的電子便會跑回原來的物質,因此兩個良導體的接觸與分離並不容易產生靜電,亦即兩個物質至少需有一為非導體方可以產生靜電。至於何者帶正電何者帶負電則依物質種類而定,根據物質磨擦後產生正負電所排成之順序稱為磨擦帶電系列(Triboelectric Series),表1所示為其中之一例,在表1中空氣為最高位,依序往下排,鐵氟龍為最低位。根據此表,當兩種物質磨擦時,位在表1中較上位者會帶正電,位在較下位者帶負電。
    (3) 一般可將產生靜電的情況分為以下幾種:

    A. 固體摩擦與剝離時產生靜電

    絕緣電阻高的物質如塑膠、橡膠及化纖類都很容易因磨擦與剝離而產生靜電,其靜電電位可能高達數十kV。事實上對地絕緣之導體一樣會儲存電荷,因此對於任何固體的磨擦與剝離皆應注意靜電的產生。圖1為固體接觸與分離產生靜電的示意圖。例如皮帶、布匹、或紙張與驅動滑輪的接觸與剝離即會造成靜電荷的累積,其靜電之大小與驅動速度有關,速度越快靜電荷的累積速度亦愈快。人體在地毯上走動亦是接觸與分離的動作,靜電荷因此會在人體上累積。

    B. 粉體粒子碰撞產生靜電

    粉體粒子在管子內高速流動時會與管壁碰撞產生非常高之靜電,在輸送帶、升降機、鼓風設備中時亦很容易產生靜電,例如塑膠粉末、化學粉末、金屬粉末、煤碳粉塵、穀物及其粉塵、食品粉末等在製造過程中的輸送皆會產生靜電。此外,塵埃、煙霧、水氣、雪、冰結晶體等與飛機在空中或地面的撞擊摩擦也會在飛機上累積靜電。

    C. 液體流動產生靜電

    石油及其他絕緣性液體在輸送管中流動時,因液體與管壁反覆的發生接觸與分離過程而產生靜電,此時液體及管壁分別帶有不同極性之電荷。如液體的絕緣很高時,液體中之電荷會隨液體而流動,由於電荷的流動即為電流,此種電流稱為「流動電流(Streaming Current)」。

    D. 高壓氣體噴出時帶靜電

    純粹氣體由噴嘴噴出時並不太會帶靜電,但當氣體中含有固體粒子或露狀液體時就會帶靜電,例如石化工業中高壓原料氣體洩漏,氮氣、液化石油氣由儲氣統噴出時多會帶有靜電,尤其是帶有碳粒時曾發生放電著火現象。

    E. 水或水汽噴射時帶靜電

    水在噴出時如成為霧狀或水汽狀時就很容易帶靜電,例如以噴水沖洗儲油庫或油罐車時,帶靜電的水滴及水蒸汽會形成電荷雲,此電荷雲可能與油庫或油罐車發生放電現象。

    F. 感應產生靜電

    圖2說明靜電感應現象,帶電荷的物體會在臨近的物體上造成電荷的分離,靠近帶電荷物體會出現與該電荷不同極性之感應電荷。事實上只要帶有靜電荷即會在周圍產生靜電場,物體出現在靜電場內就會出現靜電感應現象,尤其應注意與大地絕緣的良導體因感應出現靜電時,需注意由感應靜電所造成的火花放電災害。例如帶電之雲塊便會在大地、地上物、甚至飛行中之飛機感應出靜電,另外被搬運的物體如帶有電荷,則搬運車輛亦會感應出靜電。
    靜電是一種物理現象,人體是一個帶電體,例如握手時感到針刺性的電擊,這種情況在天氣乾燥情況下非常多見。天氣乾燥時,化纖衣物、地毯、坐墊、牆紙等受到摩擦,都會產生靜電。據測定,人在地毯上行走,產生的靜電電壓超過2000伏特;穿或脫化纖純滌綸衣服時的瞬間,電壓可達5萬~10萬伏特。當靜電電壓達到2000伏特時,人的手指就會有所感覺;超過3000伏特時,就會產生電火花,手指尖會感覺到針刺樣疼痛;超過7000伏特時,不僅身體會有被電擊的感覺,正常的心電傳導都會受到影響。
      靜電干擾可以改變人體體表的正常電位差,影響心肌正常的電生理過程,這極有可能引起心率異常和誘發早搏。據統計,冬季有1/3的心血管疾病都與靜電有關。靜電還會影響人的中樞神經,會使人感到疲勞、煩躁和頭疼,還會干擾人的情緒。

      靜電對老弱病孕人群的危害更大,它可干擾紅細胞膜電位,造成血管內紅細胞的聚集,引發中老年人的心肌梗塞或腦血栓;可致孕婦體內孕激素水平下降,繼而引發流產或早產。

      “觸電”的感覺随时随地会发生,早上出門,剛一接觸到車門手就被蜇了一下,被靜電“電”著了;下班回家,隨手拿起換下的衣物,又被靜電蜇了一下,趕緊放手;晚上睡覺,脫毛衣能聽見渾身“啪啪”的響聲,要是熄了燈還能看見電火花。在乾燥的季節,“觸電”是很多人常遇到的事。雖然在日常生活中所產生的靜電不是真正的電擊,但靜電常常引起人體不適,如頭痛、失眠、煩躁不安等,有時還會引起皮疹,對神經衰弱和精神病患者危害更大。記者請廣東省人民醫院康復科朱洪翔介紹一下靜電的危害和如何避免接觸靜電。


    究竟哪些人易受靜電的干擾呢?在乾燥空氣中生活和工作的人: 當空氣濕度較小時,人體容易吸收和蓄積電荷,所以讓環境保持適當的濕度(如在室內栽花養草等),可以減少空氣中電荷的蓄積,有助於減少靜電的生成和對人體的干擾。

      穿毛質和化纖衣料的人:穿毛質和化纖質地的衣物易產生靜電。所以,最好穿棉質衣物,這樣可

     

    以減少靜電生成,人體吸收的靜電亦相對減少。

      皮膚乾燥的人:人的體表過於乾燥容易使電荷蓄積,尤其是皮脂腺分泌比較少的人,在干冷的天氣裡容易受靜電困擾。因此,皮膚乾燥的人要注意皮膚的保濕,以減少靜電的干擾。辦公設備如電腦的熒幕,容易生成和釋放電荷,所以,使用電腦的人體內容易蓄積靜電。如果給所用電器加個接地裝置,就可以使其產生的靜電傳導到地面,從而避免人體吸收靜電。

      久居高樓的人: 因為居室內的牆壁和地板多屬絕緣體,而且室內空氣乾燥,如果再穿上絕緣的膠底鞋,那麼人體內蓄積的靜電就無法及時釋放出去。久居高樓者應常到室外走走,讓體內積存的靜電通過“輸出”的方式消耗掉;也可赤足在屋內行走,讓腳板直接接觸地面“放電”。

    防靜電 的方法:

      (1)居室內儘可能避免使用化纖地毯、裝飾物和塑料質地的飾物,臥室內儘量少擺放電器,房間要經常通風換氣,增加室內濕度,乾燥季節可啟用加濕器或放一盆冷水,也可種些盆栽或花草。

      (2)避免長時間呆在高樓大廈和電腦聚集的辦公室,適當到戶外活動。電視機或者電腦最好不要擺放在臥室裡,看電視或電腦時應打開窗戶,看完之後應洗手、洗臉。使用保濕性能好的護膚品,以保證皮膚的水分。

      (3)在乾燥的季節衣著宜寬大輕柔,應穿純棉或真絲材料的內衣、內褲,以減少靜電的不良刺激引起的身體不適。皮膚特別敏感的人或皮膚嬌嫩的嬰幼兒更要選用高品質的純棉製品。勤洗澡勤換衣服也能有效地消除人體表面積聚的電荷和帶電塵埃。

      (4)對體內積存的靜電可通過輸出的方式將其消耗掉,如在室內赤腳行走,讓腳直接接觸地面;在觸摸門把手、水龍頭等電導體時,先用指甲接觸導體,也可以先接觸濕毛巾之類物品,使身體所積蓄的靜電迅速釋放出體外。

      (5)洗衣服時應使用防靜電的洗滌劑,也可放入適量柔順劑,防止靜電的產生。

      (6)飲食調節:長期在靜電場環境生活的人員,因其體內靜電的積蓄而導致血液PH值偏鹼性,所以要適當增加含維生素C、A、E和酸性食物的攝取,如胡蘿蔔、捲心菜、西紅柿可以提高血液的酸度,維持人體正常的電解質平衡;帶魚、甲魚既可增加皮膚的彈性和保濕性,又能降低血液的粘稠度,具有良好的除靜電和控制紅細胞凝聚功能;香蕉、蘋果、獼猴桃等含有大量的維生素C,有抗細胞氧化和保護細胞膜電位正常工作之功效。

     

     

     

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