冬天静电很烦人!静电产生只是摩擦摩擦这么简单

静电是非常普遍的现象,以至于人们很容易忘记它有多么奇怪。究竟是什么原因引起静电的呢?

关于静电的研究历史可追溯至公元前6世纪,古希腊哲学家、数学家泰勒斯·米勒都斯是第一个描述静电的人,几十年以来,科学家们一直在努力回答这个基础性问题,近期,研究人员在探索静电产生原因方面取得了巨大进展。

原材料上涨后,叶振浩的口罩厂生存也越发困难,“疫情下,原本熔喷布进货就很困难,现在涨了那么多,成本就要跟着上去,厂家想不亏本就要涨医用口罩价格,但现在国家限制了医用口罩的价格,我们赚不到钱,还可能要赔本,国内市场现在很难做,做外贸还好一些。”

姜江说,真“假”熔喷布比较难辨认,需要进行专业检测,检测成本高,但生产低劣熔喷布却比较容易,“熔喷布都需要达到一定的过滤效果和指标,假熔喷布就达不到标准,就是起不到防护病毒的作用,有的假货甚至连静电吸附都不达标,也就没有隔离病毒的效果了。”

孟和平的企业是四川一家2月3日开始转产生产医用口罩的民营企业,此时,熔喷布的价格已经有所上涨。他说,2月8日,他进货的价格为4万/吨,10天后价格涨,通过当地政府协调,他才以18万元的价格买下一吨材料,27日,他又被告知熔喷布售价已经是25万/吨。而年前,一吨熔喷布只需2万元。短短30天,一吨熔喷布的价格已经上涨至十几倍。

湖南盛锦新材料有限公司是生产熔喷布专用料的龙头企业,“我们生产的是熔喷布原料粒子,就是一种聚丙烯颗粒,把颗粒融化后通过工艺喷到布上,就能起到阻隔、防护的作用。”该公司一负责人田伯陵告诉澎湃新闻,公司自1月28日全面复工,并保持满负荷生产,依然无法满足熔喷布专用料的需求。

静电与地毯和毛袜子有什么关系呢?当你穿袜走在地毯上,身体重量和跨步运动结合在一起,会导致袜子的纤维与地毯纤维发生互相摩擦,每个物体表面的凸起物会沿着逆向表面方向拖拉作用,导致其发生弯曲。

尽管40年生疏学业,学起来十分吃力,但苏金淼凭着一股子认真,在复习8个月后得偿夙愿。他告诉记者,年幼家境贫寒,为减轻家里负担,在东吴大学经济系学习不到两年就休学去当了一名武术老师。

需求激增、售价猛涨,熔喷布的质量问题也面临考验。

田伯陵介绍称,目前一条专用料生产线一天能生产10-15吨专用料,假设全国有50条生产线,一天也只能供应500-600吨。“现在大家都在大量上口罩机,以为有口罩机就能解决问题,但上完后发现缺熔喷布,上了熔喷布生产线后又发现没有专用料,其实这是一环扣一环的。”

“滤效50%的熔喷布只能做民用防护口罩,只能防尘、防灰,隔离不了病毒,但所有医用口罩、外科手术口罩,都必须用滤效99%的熔喷布。”田伯陵介绍称,生产滤效99%熔喷布耗时较长,会降低产能,在利益的驱动下,就可能有人“造假”,“造假就是说会生产一些达不到标准的熔喷布,做成口罩后明明是民用防护口罩,没有防护病毒作用,却非说是99%的医用口罩。”

但一路猛涨的熔喷布价格,是所有生产医用口罩企业都绕不开的坎。

自1月27日开工生产医用口罩起,浙江安普森医疗器械有限公司(以下简称安普森医疗)就面临着熔喷布短缺的问题,曾和其他数家医用口罩生产企业,联系浙江本地媒体急寻原材料供应商。如今开工一个多月后,安普森医疗依然面临着熔喷布难题。

这些电压变化虽然很微弱,但是人们在日常走路中会逐渐积累,电压数量达到一定程度,电子云挤压会导致静电大量积累,因此当你触摸金属门把手或者与朋友握手时,就会感受到这种静电作用。

现实与理想的错位,让苏金淼决心“无论年龄多大,都要坚持念下去,圆年少求学梦”。在福州大学,他师从福建省哲学社会科学领军人才朱祖平教授。

苏金淼的博士毕业论文是《两岸经贸互动下提升台湾中小企业创新能力政策因素之研究》。之所以选择这个选题,他的解释是:大陆对台湾的经济影响很大,这些年台湾的经济增长几乎是靠与大陆经贸往来支撑的,没有大陆的支持,台湾经济很难健康发展。

最让党中华忧心的是客源问题,“现在为了保障湖北供应,我们已经全部推掉了外地的企业,停止供应,外地客源就要找其他厂商合作,这意味着这等疫情过去后,我们可能会面临客户大面积丢失的问题,就涉及到我们企业生死存亡的问题了。”他说,不知道疫情过后自己的企业还能否生产下去。

现状:熔喷布价格涨至10倍,企业承受压力

静电的不同寻常之处在于,其最容易用绝缘体产生,这些绝缘体包括:橡胶、羊毛、头发等。电流是手机、电灯和几乎所有其他电子产品的日常电力形式,电子通过导电材料(例如铜线)中的原子流动来产生电流,但是绝缘体的原子不会让电子轻易进出,它们具有抑制电子流动的能力。

“医用口罩有三层,熔喷布是中间一层,具有很强的过滤性、屏蔽性、绝热性,能起到杀菌、隔离病毒的作用,可以说是一个医用口罩的‘心脏’。”孟平和介绍称,“一吨熔喷布能生产五六十万个医用口罩,我们现在的材料只能再维持生产10-20天。”

“主要就是产能有限,验收标准高。”田伯陵说,目前国内无纺布厂较多,但由于熔喷布专用料利润低、技术要求高,属于小众偏门的领域,生产厂商非常少,“能存活下来的基本上只有几个大型企业。”

党中华也考虑过增加生产线,但设备生产周期太长,增加一条生产线至少需要8个月的时间,解决不了燃眉之急。

提醒:警惕不达标熔喷布,企业建议加强监管

苏金淼祖籍福建泉州。退休前,他是台湾“中国文化大学”副教授、云林县政府工商发展投资策进会副总干事,也是“顺武堂”在台湾的第四代传人,曾在日本、新加坡、法国、美国、南非等多个国家传授武术。

姜江还认为,大量企业涌入医用口罩市场,也让熔喷布价格水涨船高。“现在除了口罩厂扩大生产线,很多企业都转产医用口罩,尤其是大企业,他们资金充足,能够一次囤大量的熔喷布,我们专业生产口罩的小企业就更难买到货了。”

专业生产口罩的浙江金华久瑞口罩厂,比孟平和更早感知到了熔喷布的涨价,总经理叶振浩介绍说:“从过年前就已经开始涨了,以前一般都是2万一吨,年前开始一路猛涨,现在有的最高已经卖到了30多万。”

作为湖北仙桃市疫情防控物资重点生产企业之一,迈尔特生产熔喷布需主要保障湖北地区熔喷布供应,“我们现在已经把其他地方客户的合同全悔了,所有客户都想要货,但我们连湖北本地的企业都保障不了。”党中华说,以往生产线每天只运营8小时,如今已经是24小时生产,依然供不应求。

当两个物体的表面互相摩擦时,它们的表面微凸体会彼此作用产生静电,在这项最新研究中,米兹和同事展示了摩擦物体如何产生电荷的惊人效果。

澎湃新闻采访多家相关企业了解到,熔喷布企业、熔喷布专用料企业面临着生产线紧缺、生产要求高、设备采购周期长等问题,产能远远无法满足市场需求,致使供需失衡,部分口罩厂有机器、有工人,但缺少熔喷布,且在“天价”下仍“一布难求”。

在医用口罩、熔喷布、熔喷布专用料、原材料这个链条里,专用料是最重要环节。

湖北迈尔特新材料有限公司(以下简称“迈尔特”)是仙桃市最大的熔喷布生产企业,对于目前一路走高的熔喷布价格,该公司一负责人党中华称,更多是中间商在炒作,“现在熔喷布的价格非常混乱,我们的出厂价实际都不高,主要是中间商在中间加价出售。”他告诉澎湃新闻,目前利润只是相比以往有小幅度增加,但面临的问题却更多了。

“只能说假货年年有,今年特别多。”安普森医疗总经理姜江告诉澎湃新闻,劣质熔喷布在市场上一直都存在。他称,此前口罩厂大多和熟悉的熔喷布厂商合作,如今在需求激增、部分熔喷布厂家被当地监管、口罩厂不得不重新找货源的情况下,劣质熔喷布或将泛滥。

“目前像熔喷布这种面料都是保证当地使用,我们外地就很难买了。”姜江说,目前厂里使用的熔喷布都是托熟人进货,但也只有少量货源。

有熔喷布生产企业负责人提醒,利益驱动下,不具备隔离病菌作用的熔喷布也开始越来越多混入市场,或将导致不具隔离病毒作用的“假医用口罩”泛滥。

福州大学经济与管理学院2012年开始面向台湾地区招收博士生,截至目前顺利毕业的有4名。与苏金淼同班毕业的台籍女博士王淑媚说,他是大家坚持学习的榜样,每次想要放弃的时候,想到他,就又有了坚持下去的动力。

研究报告指出,米兹和同事将日常物体上看不到的凹凸结构与地球表面进行了比,结果显示,虽然地球从太空角度观看非常圆滑,是一个接近完美的球体,但实际上地球表面并非完全平坦,分布着山脉和丘陵地形,对于人们日常熟悉的物体,尽管看上去表现平整,但通过放大镜观测时会发现它们存在凹凸结构。

科学家对静电的最新理解将影响科学家研发为可穿戴设备充电的摩擦发电织物,从而提高产品效率,通过更好地了解哪些材料不易于产生静电,工程师可以努力创造更安全的生产环境,例如:消除易引发火灾的相互摩擦灰尘颗粒。

2月26日,国务院应对新型冠状病毒感染肺炎疫情联防联控机制举行新闻发布会,公安部介绍,已侦破制售假劣口罩等防护物资的案件688起,抓获犯罪嫌疑人1560余名,查扣伪劣口罩3100余万只及一批防护物资,涉案价值达到1.74亿元。其中,7成通过微信朋友圈及微商售卖。

从聚丙烯到熔喷布专用料,卡在哪里?

米兹和同事发现当绝缘体的表面微凸体互相摩擦和干扰电子云时会产生静电,由于绝缘体中的电子不易移动,该摩擦过程会使电子云变形。

近日,浙江一家医用卫生产品生产企业的负责人如此告诉澎湃新闻,企业在满负荷生产的同时,也承担着成本翻倍的压力。其中,熔喷布作为口罩过滤病菌的核心材料,在短短一个月内价格由2万/吨,暴涨至20-30万/吨。

再过两天,他就要返台了。他对记者说,目前他在台湾授课,但可能会来大陆的大学讲课;趁着身体还硬朗,希望可以用他的经历和知识影响更多的人。(完)

孟平和说,他的企业自担费用生产医用口罩,免费派发给当地居民使用,“天价”熔喷布让他陷入了困局,“我们也在到处找熔喷布,前几天有人说另一个地方有货,25万一吨要不要,我说不要,真的是太贵了。”

熔喷布价格猛涨,原料生产企业状况如何?

溯源:熔喷布产能低,企业称主要是中间商在加价

田伯陵介绍称,生产熔喷布专用料的主要原料为聚丙烯(Polypropylene),材料供给主要来自中国石化。据公开报道,2月18日,中石化、中石油均紧急调整生产装置来生产医用聚烯烃以满足无纺布聚丙烯纤维专用料、医用聚丙烯专用料等医用物资原料的需求。

“以前我们生产一个普通医用口罩的成本只要几毛钱,现在随着原材料涨价,成本翻倍,已经要1块多了,但政府设置了最高采购价,我们企业就很困难了。”姜江说。

“现在接单已经全部满了,其他的订单都要等到3月15日后才能继续接,现在只能满足老客户,对新客户已经没有能力接单了。”田伯陵说,现在公司接单都是主要按照工信部保供名单,提供给名单上支柱型大企业,许多小企业无法顾及。

党中华告诉澎湃新闻,他们现在只有一条生产线,一天的熔喷布产量约可以支持生产250万只一次性医用口罩,但仍严重不足,“即使我们产能翻10倍都不够。”他说。

对于自己的特殊“弟子”,朱祖平教授赞不绝口。“毕业最为困难的就是要发3篇核心期刊论文,以及要用数理方法和系统动力学来研究课题,对于年轻的博士生来说都是不小的挑战,但苏老先生在还有很多事务要忙的情况下,坚持了2500多个日日夜夜,能够毕业十分不易,令人佩服。”

田伯陵从熔喷布专用料的角度进行了分析。他告诉澎湃新闻,医用口罩里外两层都只是支撑作用,过滤病毒最重要的就是中间的熔喷布,普通熔喷布过滤效率为50%,需再加工增加静电吸附后,才能达到细菌过滤99%以上(简称BFE99)。

2011年,在朋友推荐下,他来到福州,准备报考福州大学管理学博士研究生。谈及为何来大陆求学,苏金淼说,大陆是他的根,他对大陆的自然和人文环境很向往。

两天前,福州大学怡山校区内,苏金淼一身西装,花白头发梳得整整齐齐,完成了博士研究生毕业与学位论文答辩。

而在专用料的下游,熔喷布生产企业也有压力。

作为熔喷布的生产企业,党中华告诉澎湃新闻,他了解到目前市面上假冒伪劣的熔喷布比较多,希望有关部门能够加强管控,在严查假冒伪劣、三无医用口罩的同时,也应该加强对熔喷布产品的监管。“老百姓自己是很难分辨医用口罩里熔喷布的好坏,如果购买的医用口罩没有防护效果,危害会比较大。”

为了完成三篇核心期刊论文和毕业论文,苏金淼着实费了不少工夫:跑了200多家企业做选题调研;对着网上教程,笨拙地敲打键盘,一步一步跟着学算平均值、基差和画表格、画图;专门拜访台湾各大高校和企业的专家学者,请教艰涩难懂的专业问题,写了好几本笔记……朋友们给他起了一个外号,叫“学痴”。

但如果你挤压电子云,它们就会变形,变得不对称,米兹解释称,在适当的情况下,电子云新的外形结构会使电压不均匀地分布在绝缘体上。

“大陆的壮丽山河,不是人工景区可以媲美的,这里每一处都写满了故事,值得细细品味。”来到大陆学习后,他更加感受到了大陆深厚的历史文化底蕴。

在这约7年的求学岁月里,苏金淼克服了年龄带来的种种困难,以及经常往返于两岸的奔波劳累。福州大学经济与管理学院院长唐振鹏教授亲切地喊其“苏大哥”,“我对他的钦佩和尊重是发自内心的,他那种执着的精神和积极的人生态度值得我们每个人学习。”

除了熔喷布的价格上涨,其他口罩原材料也面临着涨价问题,姜江告诉澎湃新闻,口罩用的耳带(松紧带)是在原材料中涨价幅度第二大的,目前已经涨了5倍多,虽然没有面临购买困难的问题,但原材料价格猛涨,给企业带来了不小的压力。

在这些绝缘体中,原子周围的电子云通常是对称的,米兹指出,当你看到电子云的时候,你无法分辨上下左右。

“现在熔喷布已经涨了10倍多,而且想买也买不到。”该公司总经理姜江说,生产熔喷布的企业相对较少,以往他所在的企业都是从杭州、湖南、江苏等地不同的厂家进货,在春节期间,因工厂未复工,一度原材料短缺,后续慢慢恢复。但在十多天前,市场上的熔喷布再次出现了“一布难求”的情况。

不过,田伯陵成,在激增的需求量和熔喷布高涨的价格下,熔喷布专用料利润却没有太大变化,“生产熔喷布的企业找我们买专用料才1万/吨,生产后熔喷布卖到20多万/吨,在黑市上甚至炒到40万/吨。”虽然上游决定产量,但利润基本都在下游。

不管物体表面看起来有多光滑,当你足够近地放大时,会注意其凹凸不平的部分,科学家称这样的结构为“表面微凸体”,每一个物体表面,从气球到羊毛或者头发等纤维,都覆盖着显微镜下才能看到的结构。美国伊利诺斯州西北大学研究人员克里斯多夫·米兹(Christopher Mizzi)称,这些特征是产生静电的真实原因。