金属と絶縁体の摩擦による電荷分離とマイクロギヤップ放電による帯電緩和効果の測定

摘要

We developed an experimental setup to measure in real time the charge generated during friction between a metal and a plastic material in a vacuum chamber in order to reveal the absolute quantity of the initial charge separation in a vacuum and the relaxation processes, e.g., micro-gap discharge, in a gas ambience. In this paper, the static electricity generated by friction between stainless steel or gold metal and polyethylene terephthalate (PET) was measured. The density of the separated charge on the PET-rubbed surface was evaluated. The two-dimensional spatial distribution of light emission from the gas discharge was recorded with a CCD camera, and the voltage of the discharge was estimated.%工業用材料で良く用いられるステンレス，および表面の化学的組成が比較的安定していると考えられる金を用いて，金属の摩擦によるPET表面の帯電について研究した.放電による緩和の影響を受けない真空中での測定結果から，帯電したPET表面の電荷密度は，およそ10~(-4)C/m~2の大きさであり，ステンレスとの摩擦では正に帯電し，金との摩擦では負に帯電した.気体中や大気中で摩擦すると，電荷分離の一部が緩和し，発光分布の測定から放電による緩和は接点近傍のマイクロギャップで起きることが確認された.