[科普中国]-接触起电

接触起电，又称接触-分离起电。接触起电是最广泛的静电起电方式之一。接触起电是指异质材料互相接触，由于材料的功函数不同，当两种材料之间的距离接近原子级别时（约25埃），会在接触的两个表面上产生电荷，从而形成带电体的现象。

接触起电，包括固-固接触起电、固-液接触起电、固-气接触起电等。摩擦起电是一种特殊的接触起电。某一带电体与另一物体的接触的情况下，其起电方式包括了接触起电和传导起电。

简介接触起电（contact electrification）是指两个物体相互接触、不发生摩擦，当两个物体重新分开后所产生的静电起电现象。两种物体表面相互接触时，存在着接触电位差，在界面层会发生电荷转移。当电荷转移形成的反向电位差与接触电位差大小相等时，电荷转移达到动态平衡。

两个物体重新分开后，每一物体都带有与接触前相比过量的正电荷或负电荷。两种材料接触时，它们的接触电位差应与它们的功函数之差成正比。接触起电的结果应该是功函数高的材料带负电，功函数低的材料带正电。高聚物的静电现象主要是由接触起电和摩擦起电引起的。1

接触起电机理所谓接触起电，就是把带电体和不带电体相接触，使不带电体产生带电的现象。所谓带电体，就是表面有电子定向流动的物体。在明确了电流的产生原理之后，对接触起电的机理就容易理解了。当带电体和不带电体相接触时，带电体就要将它表面上的电子流传递给不带电体表面上的中子，从而推动不带电体表面上的中子定向旋转产生电流和向外发射出电子射线而产生带电现象。

根据受力分析，带电体和不带电体相接触时，带电体外表面上的中子质点是左旋转动，它产生的电流也要推动不带电体外表面上的中子产生左旋转动；带电体外表面上的中子质点是右旋转动，它产生的电流同样要推动不带电体外表面上的中子也产生右旋转动。这就是通过接触起电时，不带电体总是和带电体带所谓同种电荷的原因。

根据电力产生原理，带电体的电流强度越大，它与不带电体相接触时，它传递给不带电体的电流量就越大，不带电体表现出的带电量也就越大，这是符合观测实际的。物体带电量的大小，包含两个方面的内容。一个是指物体向外发出的电子射线和物体表面流动的电子流速度的快慢及能量的大小；另一个是指物体向外发射出的电子射线和物体表面上电子流密集度的大小。物体向外发射出的电子射线和物体表面上的电子流的速度越快，能量越大，物体的带电量就越大；物体向外发射出的电子射线和物体表面上的电子流的速度越慢，能量越小，物体的带电量就越小；物体向外发射出的电子射线和物体表面上的电子流单位面积上的密集度越大，物体的带电量也越大；物体向外发射出的电子射线和物体表面上的电子流单位面积上的密集度越小，物体的带电量就越小。2

影响固体接触起电的因素摩擦的影响摩擦实际上就是沿两固体接触面上不同接触点之间连续不断地接触一分离过程，由于接触电位差只发生在相互紧密接触的固体间，而看来很平的物体表面实际上却是凹凸不平的，它们即使靠得很近，但实际上在凹处并未达到紧密接触，所以单纯的接触起电其效应比较弱。但若使两个靠近的表面发生摩擦，则可使2.5 nm以下的接触点(或接触面积)大大增多。而且摩擦正好相当于一系列的接触一分离过程，所以摩擦可使起电效果变得非常明显。由此可以看出，摩擦起电的主要机理仍是接触起电。

但因摩擦时有机械力作用于物体而使物体发生形变，所以会包含有压电效应起电；又因为摩擦还可能会引起界面凸起部分断裂，所以还包含有断裂起电。摩擦还会产生热量，引起温度的变化，所以还可能包含有热电效应起电的因素在内。总之摩擦起电一般不是一种单一机理的起电方式，而包含有多种起电机理，但毫无疑问接触起电在其中起着主要作用。3

周围环境的影响1、湿度的影响

湿度是环境条件的重要参数。一般来说，当空气相对湿度提高时，固体材料通过吸湿使其含水量增加，还可能在其表面形成一层极薄的水膜。由于水是良导体，导致固体的表面电阻率和体积电阻率下降，使静电荷容易分散和泄漏，减小了固体的带电量。

2、温度的影响

当测试温度变化时也会引起固体电阻率的变化，从而引起固体泄漏静电程度的变化，进而使固体带电量受到影响。但温度对固体带电量的影响远小于湿度的影响。

对于高分子固体介质，当其相对介电常数小于3.0（称弱极性材料）时，温度对起电量的影响很小，可以忽略。而对于相对介电常数大于3.0的聚合物（称强极性材料），随着环境温度的上升一般起电量减小，有时也会引起带电极性的反转。3

本词条内容贡献者为:

李宗秀 - 副教授 - 黑龙江财经学院