Потрите воздушный шар на вашей голове, и ваши волосы встанут дыбом. Почти все это сделали или, по крайней мере, видели. Но хотя древние греки впервые наблюдали статическое электричество, ученые до сих пор не знают, почему трение определенных материалов вместе создает электрический заряд. Теперь у них может быть ответ.
В отличие от электрического тока, протекающего через линию электропередачи, статическое электричество остается на месте. Это потому, что этот тип электричества (также известный как трибоэлектричество) обычно накапливается в материалах, которые не очень хорошо проводят заряд, таких как резина или пластик, что приводит к его застреванию. Эти изоляторы накапливают статический заряд при трении друг о друга.
В новом исследовании исследователи изучили другое электрическое явление, называемое флексоэлектричеством, и задались вопросом, может ли оно объяснить, как трение генерирует статическое электричество. Флексоэлектрический эффект - это самопроизвольное появление электрических полей во время непрерывного, но непоследовательного изгиба или изгиба на наноуровне, как, например, случайное бегание пальцем по зубам пластикового гребня.
В этом крошечном масштабе даже гладкие объекты пронизаны выступающими кусочками и бобами. Команда обнаружила, что когда два объекта соприкасаются друг с другом, эти крошечные выступы изгибаются, и из-за флексоэлектрического эффекта это приводит к накоплению статического электричества, сообщают они сегодня в Physical Review Letters. Новое объяснение также разъясняет, почему изоляторы, сделанные из того же материала, все еще генерируют напряжение при трении друг о друга. Это сбило с толку ученых, считавших, что накопление статического заряда может сводиться к присущим различиям между двумя материалами, которые растираются вместе.
Результаты показывают, что пластмассы особенно хорошо генерируют статическое электричество. Это новое понимание может помочь инженерам оптимизировать материалы для производства большего статического электричества и использовать его для таких вещей, как носимые технологии зарядки. Полученные данные также могут помочь повысить безопасность в таких местах, как нефтеперерабатывающие заводы, где даже искра может вызвать катастрофический взрыв.