溪子
冬季干燥,靜電頻生。
靜電讓我們梳頭時頭發直立,在我們脫衣服時劈啪作響,甚至把靠近我們的寵物貓嚇跑……你以為,這只是一些無關緊要的小困擾嗎?
頭暈、頭痛、煩躁、失眠、食欲不振、胸悶、咳嗽、人體加速老化……這些,都是靜電給我們的健康帶來的負面影響。
研究證實,持久性的靜電會引起人體血液的pH值升高,尿中鈣排泄量增加,血鈣減少;會引起神經細胞膜電流傳導異常,從而影響人的中樞神經;還會讓皮膚干燥、毛孔變大,甚至瘙癢、起紅斑……過多的人體靜電影響到機體的生理平衡,潛移默化地讓人產生種種病患。
而且,靜電之殃,不止于此。
氣有潛感,數有冥會
什么是靜電?
靜電,就是處于靜止狀態的電荷。古代人對電的認知就是從靜電開始。
西漢末年的《春秋緯·考異郵》中就有“瑁吸芥”的記載。那時人們就發現,經過摩擦了的玳瑁(即琥珀)能吸引芥籽。王充的《論衡·亂龍篇》進一步記載,“氣性異殊,不能相感動也。”他提出某些東西之所以能相吸,是因其氣性相同,能相互“感動”。到了東晉,《山海經圖贊》中又寫道:“氣有潛感,數有冥會。”將靜電和靜磁并列,認為是某種“數”的作用。
作為西方電磁學發源地的古希臘,在公元前300多年的文獻中就有了對電磁現象的記載。到了2500年前左右的時候,古希臘哲學家塔勒斯在研究天然磁石的磁性時,發現用絲綢、法蘭絨摩擦琥珀之后也有類似于磁石能吸引輕小物體的性質,他因此成為有歷史記載的第一個靜電實驗者。
電之凌厲,無堅不摧
電影《后會無期》里,江河告訴蘇米,在每一個充滿靜電的冬天,他都會用電池的正極摩擦褲子。
為什么冬天人體的靜電會特別多?因為冬日干燥,空氣中微小液滴數量少,空氣的導電率變低,電荷易在身上積聚,最后產生靜電。
為什么用電池正極摩擦褲子?是為了把身體里積聚的電荷導出。
在日常生活中,我們能夠預防靜電的方法還有很多,比如多觸摸一些小金屬物件、穿純天然織物、增加室內濕度等等。歸根到底,只要不讓電荷在身體里過多積聚,便能有效地防止它危害到我們的健康。
然而,到了科技與工業領域,靜電的危害及棘手程度便被放大無數倍。
譬如各類高科技電子技術,為了功能更趨完善與先進,會使用大量半導體及大規模集成電路等元器件,而它們承受電壓沖擊的能力卻較差,靜電造成元器損壞,影響極大。在微電子技術領域,由于靜電危害,每年的損失高達上百億美元。
譬如飛機機體與空氣、水氣、灰塵等微粒摩擦,導致飛機帶電,若不采取措施,會嚴重干擾飛機無線電設備的正常工作,無法接收或探測信號。
譬如在印刷廠,紙頁之間的靜電會使紙頁粘合在一起,難以分開,給印刷帶來麻煩;在制藥廠,由于靜電吸引塵埃,會令藥品達不到標準純度。
這些還僅僅是冰山一角。很多時候,靜電是無數事故與災難的元兇。
千里之堤,潰于蟻穴
讓我們將目光投向過往。
1993年3月13日,江蘇省某縣化肥廠發生氫氣泄漏。堵漏時,高壓下高速噴出的氫氣與橡膠皮摩擦產生靜電火花,引起火災,一名操作人員當場死亡、一人重傷(后因傷重死亡),造成經濟損失34萬余元。
2000年7月10日12時20分,陜西省渭南飼料添加劑廠內一環氧乙烷計量槽突然開裂,液態環氧乙烷在高壓下高速噴出后急劇汽化,周圍空間迅速達到爆炸極限;同時噴出的高流速物料與裂縫處的磨擦產生大量靜電,最終產生爆炸并引發大火。事故最終造成2人死亡,4人重傷,11人輕傷,直接經濟損失640萬元,其他損失178萬元。
2002年12月,在江蘇丹陽某廠漿料車間,工人用真空泵吸醋酸乙烯到反應釜時,因醋酸乙烯的物料在快速流經塑料管道時產生靜電積聚,高位靜電接觸鐵桶,放電產生火花,引爆空氣中的醋酸乙烯蒸氣,一名工人被燒傷。
……
在石化工業,美國從1960年到1975年因靜電引發的火災爆炸事故達116起;1969年底,不到一個月的時間,荷蘭、挪威、英國三艘20萬噸超級油輪洗艙時,相繼因靜電引發爆炸;我國近年來曾發生30多起較大靜電事故, 其中損失達百萬元以上的有數起。
可以看到,靜電帶來事故的過程很簡單:摩擦生電、靜電積聚、放電生火、引爆氣體,簡單的物理作用和化學作用,帶來的卻是火災、爆炸、生命的終止。
諸如以上因為靜電反應引起的爆燃事故,在生產過程中舉不勝舉。科學家對靜電防護越來越關注,研究并防止靜電的危害,迫在眉睫。
防微杜漸,憂在未萌
正本清源,與預防人體靜電的方法一樣,要想杜絕靜電在工業與科技領域的危害,最好的方法就是:要么防止電荷產生,要么及時將電荷放出以防積聚。
工業生產中,為了防止產生靜電,人們可謂用盡了方法。如果你想進入一家化工廠,會被勒令穿上純棉面料的工作服,而化纖的衣服則決不可能被允許穿入,這是因為化纖是絕緣體,它容易積聚靜電電荷。為了更大力度消滅靜電,工廠會改造起電強烈的工藝環節,采用起電較少的設備材料;有時甚至會降低管內流速與流量,以降低摩擦產生的影響。這些,都是為了防止電荷積聚。
及時放電也是種方法。坐飛機時,如果你足夠細心的話,會發現飛機的兩側翼尖及其尾部都裝有放電刷,這便是為了讓飛機行駛過程中及時將靜電排凈,杜絕靜電積聚。飛機的起落架上也有著特制的接地輪胎或接地線,著陸后,更加徹底地泄放了靜電荷,讓乘客下飛機時不至于被電擊。
油罐車尾部拖有鐵鏈;地毯中夾雜不銹鋼導電纖維;敷設地網、滲碳……這些,都是為了讓電荷隨時放出,從而有效地消除靜電。
Antistatic agent,簡稱ASA,中文名抗靜電劑。這一概念的提出,無疑是人類在對抗靜電的戰爭中一記漂亮的回擊。抗靜電劑多為表面活性劑,可及時地將聚集的有害電荷導引,即消除了靜電。綠色化工作為今后發展的主要方向,各類低毒、無毒的抗靜電劑將越來越受到食品包裝業、電子產業的青睞。
然而,隨著科學技術日新月異,毫無疑問,存在靜電危害的場所會越來越多。化工工業、石油勘探、電子技術、航空航天……任何行業的生產現場及儲存倉庫,都無法避免裝卸、搬運、堆碼等動態摩擦作業。靜電,在人們不易察覺中產生,積聚,直至釀成大火,成為災難。在這樣的大背景下,是通過“防”還是“放”來消滅靜電,或許已不是關鍵所在。加深人們對靜電危害的認知與生產安全意識,才是重中之重。