缺陷驱动 PTFE 的摩擦起电强度
材料科学
2023-04-28 v1
摘要
如果将聚四氟乙烯（PTFE，通常称为 Teflon）与另一种材料接触并摩擦，几乎可以肯定它比对方更有效地收集负电荷。这一简单的基本性质体现在所谓的摩擦电序中，其中 PTFE 排名极高，该序列根据材料在接触和摩擦时静电带电的能力对其进行定性排序。然而，该序列在对材料进行分类时，除了与功函数的松散相关性外，并未对其摩擦起电强度提供解释。事实上，尽管摩擦起电是一个数百年来为人所熟知且极其常见的过程，但它仍然难以捉摸且未被完全理解。在本工作中，我们采用密度泛函理论寻找 PTFE 摩擦起电强度的起源。我们研究了当原始或含缺陷的 PTFE 与不同清洁和氧化的金属接触时电荷是如何转移的。我们的结果表明，缺陷在增强电荷转移中发挥了重要作用。有趣且出乎意料的是，我们的结果表明，如果轻微弯曲，带负电的链比中性链更稳定。事实上，在 PTFE 等聚合物中，很容易产生形变，尤其是在摩擦接触中。这些结果表明，在设计材料以考量其摩擦起电特性时，其缺陷特征可能是一个决定性能的因素。
引用
@article{arxiv.2304.14015,
title = {Defects drive the tribocharging strength of PTFE},
author = {A. Ciniero and G. Fatti and M. Marsili and D. Dini and M. C. Righi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.14015},
year = {2023}
}