Возможно, в детстве вы очень быстро терли воздушный шарик о волосы, чтобы он прилипал. (Может быть, вы делали это недавно!) Теперь, после многих лет спекуляций, ученые из Case Western Reserve University точно определили, почему происходит этот трюк с прилипанием.
Мы всегда знали, что когда два объекта трутся друг о друга, происходит накопление электрического заряда, называемого статическим электричеством или трибоэлектрическим зарядом. Если два объекта имеют противоположные заряды (положительный и отрицательный), они будут держаться вместе. Но некоторые объекты, кажется, заряжаются больше (прилипают ближе друг к другу), чем другие — например, воздушный шар на ваших волосах. А это кто?
Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Physical Review Materials, суть явления заключается в том, насколько напряжен материал баллона. С этой целью ученые растянули пленку политетрафторэтилена (ПТФЭ) — один из его фирменных наименований — тефлон-и натерли ее о пленку ненапряженного ПТФЭ. Они обнаружили, что, несмотря на химическую идентичность материалов, они генерируют перенос заряда в одном направлении — как если бы они имели два различных химических состава. Растянутый или напряженный лист несет положительный заряд, в то время как ненапряженный лист несет отрицательный заряд.
Чем больше напряженным был материал, тем больше вероятность, что он будет испытывать систематическую передачу заряда. Это происходит потому, что микроструктура материала была изменена при напряжении, что привело к крошечным отверстиям и трещинам. Эти несовершенства позволили трению, вызванному трением, облегчить передачу заряда, что привело к статическому электричеству.
Пустотные области и фибриллы (крошечные клеточные волокна), которые мы видим вокруг них, когда мы напрягаем полимер, имеют различную связь и, следовательно, заряжаются по-разному.
Исследователи также исследовали феномен с помощью упаковки "арахиса", который просто обожает прилипать к рукам людей. На самом деле, полистироловые арахисы и пластиковые пакеты в настоящее время тщательно изучаются, чтобы дать нам лучшее понимание статического электричества. В идеале ученые пробьют его так точно, что смогут контролировать его, помогая предотвратить трибоэлектрические взрывы (такие как взрывы угольной пыли в шахтах) и разработать более эффективные продукты — например, пестициды, которые будут лучше прилипать к растениям или краски, которые будут лучше прилипать к автомобилям.
И напоследок.
Статическое электричество может воспламенить пары топлива на газовом насосе, вызывая пожар. Чтобы избежать такой катастрофы, постарайтесь не возвращаться в машину после того, как вы начнете процесс заправки, потому что скольжение по сиденью генерирует статическое электричество. Если вы должны вернуться в свой автомобиль, обязательно "заземлитесь", когда будете выходить, коснувшись металлической части двери вашего автомобиля.