Elektrostatische Aufladung durch Separierung von Ionen an Grenzflächen: Kontaktelektrisierung von ionischen Elektreten

Abstract Gegenstand dieses Aufsatz sind ionische Elektrete: ihre Herstellung, ihr Bildungsmechanismus, Methoden zu ihrer Charakterisierung und ihre Anwendungen. Ein Elektret ist ein Material, das an seiner Oberfläche ein permanentes makroskopisches elektrisches Feld aufweist; dieses Feld kann aus einer Nettoausrichtung von polaren Gruppen im Material oder aus einer makroskopischen elektrostatischen Nettoladung auf dem Material resultieren. Ein ionisches Elektret ist ein Material, das aufgrund einer unterschiedlichen Zahl von kationischen und anionischen Ladungen eine elektrostatische Nettoladung aufbaut. Jedes Material, das Ionen auf seiner Oberfläche trägt oder verfügbare Ionen in der Volumenphase enthält, ist ein potenzielles ionisches Elektret. Wird ein derartiges Material mit einem anderen Material in Kontakt gebracht, können zwischen ihnen Ionen übertragen werden. Falls Anionen und Kationen unterschiedliche Transferneigungen haben, kann dies dazu führen, dass zwischen den beiden Materialien eine Nettoladung übertragen wird. Ionische Elektrete, deren Bildung auf diesem Ionentransfermechanismus basiert, sind das Thema dieses Aufsatzes, der sowohl experimentelle Nachweise als auch theoretische Modelle diskutiert; außerdem wird eine noch unbewiesene Hypothese vorgeschlagen, wonach dieser Ionentransfermechanismus auch die allgegenwärtige Kontaktelektrisierung (“statische Elektrizität”) von Materialien, z. B. organischen Polymeren, erklären könnte, die nicht explizit Ionen auf ihrer Oberfläche haben.