“轰!轰!轰!”
1979年8月的一天,连续三次剧烈的爆炸声,把中国某厂的工人惊得目瞪口呆——而他们看到的,是精密车间里的一片火海。
原来,在这个厂的精密车间做大扫除的时候,工人们为了把水磨石地面上的油污擦净,就把航空汽油淋洒在地面上,再用拖布擦拭。但是,正当他们欢快地哼着“嘉陵江上迎朝阳,昆仑山下送晚霞”的时候,爆炸声响了……虽经奋力抢救,还是发生了死伤数人的重大事故。
这种事故不只发生在工厂中。
1967年春的一天,侵越美军的一架满载伤员的飞机,马上就要在越南西贡市机场降落了。在快要接近地面的时候,突然一声山崩地裂一般的巨响,结果机毁人亡……情报专家、武器专家和机械专家们赶到现场,调查爆炸原因。
那么,实施这两起爆炸的“凶手”是谁呢?经过科研人员的认真鉴定,原来“凶手”是被大家忽略了的静电!例如,后一起爆炸就是由飞行员身上的化纤毛衣产生的静电引起的。原来,这个飞行员从危险的前线“回家”,心情舒畅,就在快着陆、机舱温度较高的时候,脱去化纤毛衣,从而和身体摩擦产生静电。
“罪魁祸首”静电要成功爆炸“作案”,必须具备三个条件:有易燃易爆物,有火源并能点燃这些物质,点燃后会造成破坏。车间里已具备前两条。这时,一位女工穿着一双新的泡沫塑料凉鞋,走路时产生的电荷泄放不掉,人体电位越来越高。当她走近一条立在地面上的铁管,在她的脚触及铁管的刹那间,人体的静电对地放电,静电火花点燃了室内的汽油蒸气……固体绝缘材料受到摩擦后会起电,是人们熟知的现象。天气干燥时,脱化纤衣服时,能听到噼啪放电声,黑暗中还可看到放电火花。走路的时候,塑料鞋与地面摩擦,也会起电。这类现象,天天都有。例如,一位工人脱下工作服,想洗去上面的油污,就扔进一盆汽油内,顿时衣落火起——工作服上的静电对汽油发生放电火花,点燃了汽油。
在工业生产中,要处理大量的绝缘物——例如油品、试剂、塑料、火药、橡胶、硫磺,乃至纸张、果壳或药品等,如果处理量过大,都会产生很强的静电。
要想使绝缘物不产生静电,几乎是不可能的。
那么,该怎样防止静电灾害呢?
一般来说,介质起电跟介质的性质、流动速度、介质与其他物体接触面的压力等有关;放电火花的强弱还跟介质的数量、设备的结构等因素有关。因此,人们就可以通过适当降低流速、减小接触压力、减少介质流通和改进设备结构等方法,减少介质的起电和减弱放电火花。
另外,任何易燃易爆物质都存在一个“最小放电点火能”,当静电火花的能量低于它的时候,介质就不会被点燃。因此,我们就可以在事前减小静电火花的能量,避免静电灾害。例如,有的载货汽车,就在后面拖着一条铁链“尾巴”,随时泄放静电——它是因绝缘的橡胶轮胎和干燥地面摩擦而产生的。
当然,消除静电危害是一个世界性的难题。在这方面,中国科学工作者做出了重要的贡献。1999年,刘尚合教授荣获1998年国家科技进步奖的一等奖。他获奖的项目——防静电危害技术研究,就是这些重要的贡献之一。
1983年,在军械工程学院上物理教学课的刘尚合,曾被一连串静电灾难震惊:中国北方某厂的静电爆炸造成27死235伤,工厂变成废墟;之后不到3周,荷兰等国的3艘20万吨油轮相继因静电爆炸,葬身鱼腹。于是,他怀着沉甸甸的责任感,放弃了已经从事10多年的半导体离子注入研究,毅然迈入“静电与弹药”这个危险而陌生的领域。经过10多年的艰苦奋斗,终于迎来了“鲜花盛开”的时候。
讲到这里,你也许会认为静电只是一个不折不扣的“魔鬼”。其实,这个“魔鬼”也是一个能做好事的“仙女”哩!
科学家经研究发现,高压静电场中的物质,温度会降低—这就是“静电冷却现象”。20世纪70年代,美国就用这个现象发明了“静电焊接冷却技术”。把这个技术用在飞机的翼销焊接中,不但提高了焊接质量,还简化了焊接工艺。这个技术还用在金刚石刀具上,用来降低切削时的温度,从而延长它的使用寿命。此外,用等离子方法在材料表面进行熔融金属沉积的时候,也可以用这个技术来迅速冷却这些熔融金属,使得材料表面的敷层分布均匀,消除收缩空隙。
让灰尘带电,再用“异种电荷互相吸引”的原理,把这些灰尘吸走,就制成了静电捕集烟尘器。用它吸尘,可以净化空气,保护环境,回收有用物质。
此外,这个“仙女”还在许多领域大显神通。例如,采用静电复印机可大大提高复制速度。用静电可以选矿和选种,还有静电植绒、静电防腐、静电冷却、静电集尘、静电除垢、静电涂敷(例如油、油漆)和静电分离等。静电离合器也是静电的应用之一。而在2006年下半年,日本科研人员则架起高压静电网,来杀灭试图入侵温室的害虫。这种杀虫方法不但效率高(入侵的害虫90%被吸附在静电网上被饿死),而且减少农药用量,利于环保。
研究静电的功过和对策,是现代静电学的主要内容。
“魔鬼”可以变成“仙女”,“仙女”就是“魔鬼”的另一个侧面,这是科学的哲理,也是全部生活的真理。剧毒的砒霜不也是一种中药么?一个硬币不是有两个面吗?
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