幽灵般的静电

幽灵”般的静电黄久生在空气干燥的季节，当你开门时偶尔会有电击的感觉，这就是静电放电（E SD）。当你感觉电击时，你身上的静电电压已超过2 0 0 0伏！当你看到放电 火花时你身上的静电已高达5 0 0 0伏！当你听到放电声音时，你身上的静电已 高达8 0 0 0伏！但是现代许多高速超大规模集成电路碰到仅几十伏或更低的静 电就会遭到损坏。也就是说当你接触这些电路时，你既没有感觉到又没有看到更 没有听到静电放电时，这块电路就已部分损伤或完全损坏，而你可能还在找其硬 件或软件的原因。你可能还没有意识到是静电这个“幽灵”。在上个世纪中叶以 前，静电现象就如同科技馆中的表演，只是一种有趣的物理现象；然而现在，静 电已成为高科技现代化工业的恐怖主义者。国内外近年发生了多起因静电造成的重大人员死亡事故。在军工企业部门， 静电放电使火箭（弹）产生意外爆炸；在石化工业中静电放电多次使汽油着火爆 炸；在电子工业中损坏电子元器件，仅美国每年因静电对电子工业所造成的损失 就达几百亿美元。静电危害的另一种形式是静电力的危害，静电力的吸尘作用会 影响产品质量，在大规模集成电路生产中由于静电使芯片成品率大大降低。印刷 过程中由于静电吸引力使纸张难以对齐，降低生产效率。另外静电放电还产生很 强的电磁干扰，其频率非常宽，从低频至几千兆赫兹以上。这种强电磁场作用时 间短但其强度远比手机辐射的电磁场强，会干扰一些设备的正常工作。静电危害那么大，它是如何产生的呢？任何物质都是由原子组合而成，而原 子的基本结构为质子、中子及电子。科学家们将质子定义为正电，中子不带电， 电子带负电。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负电平衡， 所以对外表现出不带电的现象。但是由于外界作用如摩擦或以各种能量 如动 能、位能、热能、化学能等 的形式作用会使原子的正负电不平衡。在日常生活 中所说的摩擦实质上就是一种不断接触与分离的过程。有些情况下不摩擦也能产 生静电，如感应静电起电，热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等。任何两个不同材质的物体只要接触后分离就能产生静电，流动的空气当然能 产生静电。为什么流动空气会产生静电呢？因为空气也是由原子组合而成，所以 可以这么说，在我们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。要完全消除 静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其不产生危害。对于不同的环 境，不同的防护对象，有不同的防护方法和措施。有很多办法可以降低静电以减 小静电的危害，如采用一些静电防护器材和措施控制人体和环境的静电，工作人 员可穿防静电服和鞋及铺设防静电地面。除了有好的静电控制硬件措施外，还要 有静电控制软件措施，这就是静电控制管理和认证制度以及防静电知识培训等。 在国外很多部门都有专门的静电控制管理人员。另一方面可以在设计电路时采取一些措施以提高产品的抗静电能力。静电有很多危害，静电是否也能利用呢？答案是肯定的，利用静电能给人类 造福。大家了解得最多的是静电复印 现在得到广泛使用。静电除尘，具有效 率高的优点，现在很多空气净化器就是利用静电能吸除空气中的很小的尘埃，使 空气净化。在农业中，利用静电喷雾能大大提高效率和降低农药的使用，既经济 又有利环境保护。静电还有很多应用，如静电处理的种子抗病能力强，病害发生 减少，而且发芽率高，产量得到提高；静电放电产生的臭氧是强化剂，有很强的 杀菌作用；经过静电处理的水，既能杀菌又不易起水垢。带有静电的驻极体膜还 能治疗各种软组织损伤，它有活血化瘀、消炎消肿的作用。静电还可用于喷涂， 用静电喷涂家用电器如洗衣机、电冰箱的外壳非常均匀。总之，静电这个神秘的东西，虽然我们不能用肉眼看见又不能用于摸到， 但是静电在我们的身边不断产生和消失，它既给人类造成危害又能为人类所 利用。（作者系北京特种机电技术研究所高级工程师，国际静电放电学会会员、美 国静电学会会员/周元春采访并整理）