الألياف المضادة للكهرباء الساكنة هي نوع من الألياف الكيميائية التي لا تتراكم عليها الشحنات الساكنة بسهولة. في الظروف القياسية، يجب أن تتمتع الألياف المضادة للكهرباء الساكنة بمقاومة حجمية أقل من 10¹⁰ أوم·سم أو بنصف عمر لتفريغ الشحنة الساكنة أقل من 60 ثانية.

تُعدّ المواد النسيجية في الغالب عوازل كهربائية ذات مقاومة نوعية عالية نسبيًا، لا سيما الألياف الاصطناعية منخفضة امتصاص الرطوبة مثل ألياف البوليستر والأكريليك والبولي فينيل كلوريد. أثناء معالجة النسيج، يؤدي التلامس والاحتكاك الوثيق بين الألياف أو بين الألياف وأجزاء الآلات إلى انتقال الشحنات على سطح المواد، مما يُولّد الكهرباء الساكنة.

يمكن أن تُسبب الكهرباء الساكنة العديد من الآثار السلبية. فعلى سبيل المثال، تتنافر الألياف ذات الشحنة المتشابهة، بينما تنجذب الألياف ذات الشحنات المختلفة إلى أجزاء الآلات، مما يؤدي إلى تناثر الخيوط، وزيادة وبرها، وضعف تشكيلها، والتصاق الألياف بأجزاء الآلات، وزيادة انقطاع الخيوط، وظهور خطوط متفرقة على سطح القماش. بعد شحن الملابس، يسهل امتصاص الغبار واتساخها، وقد يحدث تشابك بين الملابس وجسم الإنسان، أو بين الملابس نفسها، بل وقد تتولد شرارات كهربائية. في الحالات الشديدة، قد يصل الجهد الساكن إلى عدة آلاف من الفولتات، وقد تتسبب الشرارات الناتجة عن التفريغ في نشوب حرائق ذات عواقب وخيمة.

توجد طرق متنوعة لإضفاء خصائص مضادة للكهرباء الساكنة تدوم طويلًا على الألياف الاصطناعية وأقمشتها. على سبيل المثال، يمكن إضافة بوليمرات محبة للماء أو بوليمرات موصلة ذات وزن جزيئي منخفض أثناء عملية بلمرة أو غزل الألياف الاصطناعية؛ كما يمكن استخدام تقنية الغزل المركب لإنتاج ألياف مركبة ذات طبقة خارجية محبة للماء. في عملية الغزل، يمكن مزج الألياف الاصطناعية مع ألياف ذات قدرة عالية على امتصاص الرطوبة، أو مزج ألياف ذات شحنات موجبة مع ألياف ذات شحنات سالبة وفقًا لتسلسل الجهد الكهربائي. كما يمكن تطبيق معالجة نهائية مساعدة محبة للماء تدوم طويلًا على الأقمشة.

لتحضير ألياف ذات تأثيرات مضادة للكهرباء الساكنة تدوم لفترة طويلة نسبيًا، تُضاف عادةً مواد فعالة سطحية إلى محلول الغزل في عملية الغزل المخلوط. بعد تشكيل الألياف، تنتقل هذه المواد باستمرار وتنتشر من داخل الألياف إلى سطحها بفعل خصائصها الذاتية، مما يحقق التأثير المضاد للكهرباء الساكنة. توجد أيضًا طرق أخرى، مثل تثبيت هذه المواد على سطح الألياف باستخدام مواد لاصقة أو ربطها ببعضها لتكوين أغشية رقيقة على سطح الألياف، ويكون التأثير مشابهًا لطلاء الأسطح البلاستيكية بطلاء مضاد للكهرباء الساكنة.

يرتبط التأثير المضاد للكهرباء الساكنة لهذه الألياف ارتباطًا وثيقًا برطوبة البيئة. فعندما تكون الرطوبة عالية، يمكن للرطوبة أن تعزز التوصيل الأيوني للمادة الفعالة سطحيًا، مما يحسن الأداء المضاد للكهرباء الساكنة بشكل ملحوظ؛ أما في البيئات الجافة، فيضعف هذا التأثير.

يكمن جوهر هذا النوع من الألياف المضادة للكهرباء الساكنة في تعديل البوليمر المُشكِّل للألياف، وتعزيز استرطابها بإضافة مونومرات أو بوليمرات محبة للماء، مما يُكسبها خصائص مضادة للكهرباء الساكنة. إضافةً إلى ذلك، يُمكن مزج كبريتات النحاس مع محلول غزل الأكريليك، وبعد الغزل والتخثر، يُعالج بعامل اختزال يحتوي على الكبريت، مما يُحسِّن كفاءة الإنتاج ومتانة التوصيل الكهربائي للألياف. إلى جانب الغزل التقليدي بالخلط، برزت تدريجيًا طريقة إضافة البوليمرات المحبة للماء أثناء البلمرة لتكوين نظام تشتت دقيق متعدد الأطوار، مثل إضافة بولي إيثيلين جلايكول إلى خليط تفاعل الكابرولاكتام لتعزيز متانة الخصائص المضادة للكهرباء الساكنة.

تُصنع الألياف الموصلة المعدنية عادةً من مواد معدنية عبر عمليات تشكيل ألياف محددة. تشمل المعادن الشائعة الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس والألومنيوم والنيكل، وغيرها. تتميز هذه الألياف بموصلية كهربائية ممتازة، وقدرة على توصيل الشحنات بسرعة، والتخلص الفعال من الكهرباء الساكنة. كما أنها تتمتع بمقاومة جيدة للحرارة والتآكل الكيميائي. مع ذلك، عند استخدامها في صناعة النسيج، توجد بعض القيود. على سبيل المثال، تتميز الألياف المعدنية بتماسك ضعيف، وقوة ربط غير كافية بين الألياف أثناء الغزل، مما قد يُسبب مشاكل في جودة الخيوط؛ كما أن لون المنتجات النهائية محدود بلون المعدن نفسه، وهو لون أحادي نسبيًا. في التطبيقات العملية، غالبًا ما تُخلط هذه الألياف مع ألياف عادية، حيث تُستغل ميزة التوصيل الكهربائي للألياف المعدنية لإضفاء خصائص مضادة للكهرباء الساكنة على المنتجات المخلوطة، بينما تُستخدم الألياف العادية لتحسين أداء الغزل وخفض التكاليف.

تشمل طرق تحضير ألياف الكربون الموصلة بشكل رئيسي التطعيم، والطلاء، والتفحيم، وغيرها. التطعيم هو مزج شوائب موصلة في مادة تشكيل الألياف لتغيير بنيتها الإلكترونية، مما يمنح الألياف خاصية التوصيل. أما الطلاء، فهو تكوين طبقة موصلة عن طريق تغطية سطح الألياف بطبقة من مادة كربونية ذات موصلية عالية، مثل أسود الكربون. يستخدم التفحيم عادةً مواد مثل الفسكوز، والأكريليك، والقطران، وغيرها، كألياف أولية، ويحولها إلى ألياف كربون موصلة من خلال التفحيم بدرجة حرارة عالية. تكتسب ألياف الكربون الموصلة المُحضّرة بهذه الطرق موصلية معينة مع الاحتفاظ بجزء من خصائصها الميكانيكية الأصلية. على الرغم من أن ألياف الكربون المعالجة بالتفحيم تتمتع بموصلية جيدة، ومقاومة للحرارة والمواد الكيميائية، إلا أنها تتميز بمعامل مرونة عالٍ، وبنية صلبة، ونقص في المتانة، وعدم مقاومة للانحناء، وعدم القدرة على الانكماش الحراري، مما يحد من استخدامها في بعض التطبيقات التي تتطلب أليافًا ذات مرونة وقابلية تشكيل جيدة.

تتميز الألياف الموصلة العضوية المصنوعة من البوليمرات الموصلة ببنية مترافقة خاصة، حيث تتحرك الإلكترونات بحرية نسبية على السلسلة الجزيئية، مما يمنحها خاصية التوصيل الكهربائي. وبفضل خصائصها الموصلة الفريدة وسمات المواد العضوية، تتمتع هذه الألياف بإمكانية تطبيقية واعدة في بعض المجالات المتقدمة التي تتطلب أداءً عاليًا للمواد وتكلفة منخفضة، مثل الأجهزة الإلكترونية المتخصصة ومجالات الطيران والفضاء.

يُحقق هذا النوع من الألياف وظيفة مضادة للكهرباء الساكنة عن طريق طلاء مواد موصلة، مثل الكربون الأسود والمعادن، على سطح الألياف الاصطناعية العادية من خلال عمليات تشطيب السطح. وتُعد عملية طلاء المعادن معقدة ومكلفة نسبيًا، وقد تؤثر بشكل ما على خصائص الارتداء، مثل ملمس الألياف.

تعتمد طريقة الغزل المركب على تكوين ألياف واحدة من مكونين أو أكثر مختلفين، وذلك باستخدام وحدة غزل مركبة خاصة، ضمن عملية غزل واحدة، باستخدام بوليمرين أو أكثر ذوي تركيبات أو خصائص مختلفة. عند تحضير الألياف المضادة للكهرباء الساكنة، تُستخدم عادةً بوليمرات موصلة أو بوليمرات مضاف إليها مواد موصلة كمكون واحد، وتُخلط مع بوليمرات تشكيل الألياف العادية. بالمقارنة مع طرق تحضير الألياف المضادة للكهرباء الساكنة الأخرى، تتميز الألياف المُحضّرة بطريقة الغزل المركب بخصائص مضادة للكهرباء الساكنة أكثر استقرارًا، وتأثير سلبي أقل على الخصائص الأصلية للألياف.

في الحياة اليومية، عندما يكون الهواء جافًا جدًا في الشتاء، تتولد الكهرباء الساكنة بين جلد الإنسان وملابسه، وقد يصل الجهد الساكن اللحظي إلى عشرات الآلاف من الفولتات في الحالات الشديدة، مما يسبب إزعاجًا للجسم. على سبيل المثال، قد يُولد المشي على السجاد ما بين 1500 و35000 فولت من الكهرباء الساكنة، بينما قد يُولد المشي على أرضيات الفينيل ما بين 250 و12000 فولت، وقد يُولد الاحتكاك بكرسي داخل المنزل أكثر من 1800 فولت. يعتمد مستوى الكهرباء الساكنة بشكل أساسي على رطوبة الهواء المحيط. عادةً، عندما يتجاوز التداخل الساكن 7000 فولت، يشعر الإنسان بصدمة كهربائية.

الكهرباء الساكنة ضارة بجسم الإنسان. فالكهرباء الساكنة المستمرة تزيد من قلوية الدم، وتقلل من نسبة الكالسيوم في مصل الدم، وتزيد من إفرازه في البول. ويؤثر هذا بشكل أكبر على الأطفال في طور النمو، وكبار السن الذين يعانون من انخفاض حاد في مستوى الكالسيوم في الدم، والنساء الحوامل والمرضعات اللواتي يحتجن إلى كميات كبيرة من الكالسيوم. كما أن تراكم الكهرباء الساكنة بشكل مفرط في الجسم يُسبب خللاً في توصيل التيار الكهربائي عبر أغشية خلايا الدماغ العصبية، مما يؤثر على الجهاز العصبي المركزي، ويؤدي إلى تغيرات في درجة حموضة الدم ونسبة الأكسجين فيه، ويؤثر على التوازن الفسيولوجي للجسم، ويُسبب أعراضاً مثل الدوخة، والصداع، والتهيج، والأرق، وفقدان الشهية، والذهول. ويمكن للكهرباء الساكنة أيضاً أن تُعيق الدورة الدموية، والجهاز المناعي، والجهاز العصبي، وتؤثر على وظائف مختلف الأعضاء (وخاصة القلب)، وقد تُسبب عدم انتظام ضربات القلب وخفقانها المبكر. وفي فصل الشتاء، يرتبط حوالي ثلث أمراض القلب والأوعية الدموية بالكهرباء الساكنة. بالإضافة إلى ذلك، في المناطق القابلة للاشتعال والانفجار، قد تتسبب الكهرباء الساكنة على جسم الإنسان في حدوث حرائق.