Chargekerääntyminen

Chargekerääntyminen on ilmiö, jossa sähköinen varaus kerryttää kappaleen pinnalle tai sen läheisyyteen. Se liittyy usein staattisen sähkön syntyyn ja on yleistä erityisesti eristävillä materiaaleilla sekä silloin, kun aineet koskettavat toisiaan ja irtoavat sitten.

Suurimmat lähteet ovat triboelektrinen efekti eli kitkan aiheuttama varauksenkertyminen sekä kosketusvara, jossa kahden materiaalin elektronit siirtyvät toistensa välillä. Myös sähköinen induktio voi aiheuttaa tilapäistä varaustasapainon muuttumista, kun ulkoinen sähkökenttä erottaa varauksia johtotyypin sisällä.

Prosessi etenee siten, että kahden materiaalin suhde ja niiden elektronihäviöt vaikuttavat siihen, kumpi kappale saa positiivisen ja kumpi negatiivisen varauksen. Kun kosketus päättyy, varaukset voivat jäädä eristyneiksi etenkin kuivissa oloissa, jolloin varaus säilyy pitkään. Eristyneessä tilassa pienetkin kontaktit voivat johtaa huomattaviin pintavauksiin tai potentiaalieroihin.

Seuraukset voivat ilmetä monin tavoin: staattinen sähköisyys voi aiheuttaa kipinöitä, jotka voivat sytyttää helpostisyttyviä aineita, aiheuttaa häiriöitä elektroniikassa tai houkutella pölyä ja hiukkasia. Teollisuudessa varaukset voivat johtaa tuotantokatkoihin, huonoon tuotelaatuun sekä turvallisuusriskeihin.

Ehkäisy ja hallinta perustuvat kosteuden hallintaan, maadoitukseen sekä antistaattisten materiaalien ja pintojen käyttöön. Ionisaattorit, antistaattiset työkalut ja työpintojen maadoitus sekä asianmukaiset työnkulkusuunnitelmat vähentävät varauksenkertymisen riskiä. Mittauksessa käytetään sähköistä varaus- tai potentiaalimittauslaitteita, joilla voidaan arvioida pintavaraus ja -jännitteet. Chargekerääntyminen on keskeinen huomio erityisesti pakkaus-, tulostus- ja elektroniikkateollisuudessa sekä laboratorio-olosuhteissa.