Как трение приводит к статическому электричеству

Ученые разработали новую модель, которая показывает, что трение двух объектов создает статическое электричество или трибоэлектричество, изгибая крошечные выступы на поверхности материалов.

Большинство людей испытывали воздействие статического электричества, когда, например, зимой при выходе из машины, вас било током. Хотя этот опыт является обычным явлением, детальное понимание того, как оно происходит, ускользает от ученых более 2500 лет.

Трибоэлектрический эффект

В настоящее время команда ученых Северо-Западного университета разработала новую модель, которая показывает, что трение двух объектов вместе создает статическое электричество или трибоэлектричество, изгибая крошечные выступы на поверхности материалов.

Это новое понимание может иметь важные последствия для существующих электростатических применений, таких как сбор энергии, а также для предотвращения потенциальных опасностей, таких как пожары, вызванные искрами от статического электричества.

Древнегреческий философ Фалес Милетский впервые сообщил о статическом электричестве, вызванном трением, в 600 году до нашей эры. Потерев янтарь мехом, он заметил, что мех привлек пыль.

«С тех пор стало ясно, что трение вызывает статический заряд во всех изоляторах — не только в меху», — говорят ученые. «Тем не менее, это более или менее то место, где научный консенсус закончился».

На наноуровне все материалы имеют шероховатую поверхность с бесчисленными крошечными выступами. Когда два материала вступают в контакт и трутся друг о друга, эти выступы изгибаются и деформируются.

Исследователи обнаружили, что эти деформации вызывают напряжения, которые в конечном итоге вызывают статический заряд. Это явление называется «флексоэлектрическим эффектом», который возникает, когда разделение заряда в изоляторе возникает в результате деформаций, таких как изгиб.

Используя новую модель, ученые показали, что напряжения, возникающие в результате изгибных выступов во время трения, действительно достаточно велики, чтобы вызвать статическое электричество. В новой работе объясняется ряд экспериментальных наблюдений, например, почему возникают заряды, даже когда две части одного и того же материала соприкасаются друг с другом, и предсказываются экспериментально измеренные заряды с замечательной точностью.

«Наши результаты показывают, что трибоэлектричество, флексоэлектричество и трение неразрывно связаны», — сказал Лоуренс Маркс, профессор материаловедения и инженерии в Северо-западной Школе Маккормика, который руководил исследованием. «Это позволяет лучше понять особенности трибоэлектрической производительности для современных приложений и расширить функциональность до новых технологий». опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на Эконет в Pinterest!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet