幾千年后，我們終于知道是什么產(chǎn)生了靜電

公元前 600 年，希臘哲學(xué)家米利都的泰勒斯注意到當(dāng)他在 Amber 上摩擦毛皮時(shí)，毛皮會(huì)吸引灰塵。

產(chǎn)生的微小電荷后來(lái)被稱為靜電。

你可能知道它是梳理頭發(fā)時(shí)頭發(fā)的噼啪聲和蓬松聲，或者在你頭上摩擦氣球后將氣球粘在天花板上的力，但幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們一直在試圖弄清楚造成這種現(xiàn)象的原因。

現(xiàn)在，我們終于有了答案：產(chǎn)生靜電的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始和結(jié)束會(huì)受到不同的力 - 導(dǎo)致前后之間的電荷差，從而導(dǎo)致靜電的噼啪聲。

“我們第一次能夠解釋一個(gè)以前沒(méi)有人能解釋的謎團(tuán)：為什么摩擦很重要。”材料科學(xué)家 Laurence Marks 說(shuō)美國(guó)西北大學(xué)。

“人們已經(jīng)嘗試過(guò)，但他們無(wú)法在不做出不合理或不合理的假設(shè)的情況下解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我們現(xiàn)在可以了，答案出奇地簡(jiǎn)單。只是在物體的正面和背面具有不同的變形——因此具有不同的電荷——滑動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電流。

靜電非常常見(jiàn)，我們對(duì)使其更有可能發(fā)生的條件有很好的處理。當(dāng)它是兩種材料摩擦在一起的結(jié)果時(shí)，它被稱為摩擦電，兩個(gè)表面之間的電荷轉(zhuǎn)移就是摩擦電效應(yīng)。

摩擦電效應(yīng)本身有點(diǎn)難以確定。我們唯一確定的是，將兩種材料摩擦在一起會(huì)產(chǎn)生摩擦電。

然后，在 2019 年，馬克斯和他當(dāng)時(shí)的同事有突破： 他們發(fā)現(xiàn)將兩種材料摩擦在一起會(huì)使這些材料表面的微小突起變形。表面紋理的變形會(huì)產(chǎn)生電壓。

在一本新著作中，馬克斯和西北大學(xué)的第一作者卡爾·奧爾森 （Karl Olson） 填補(bǔ)了剩下的拼圖。

“在 2019 年，我們有了正在發(fā)生的事情的種子。然而，就像所有種子一樣，它需要時(shí)間來(lái)生長(zhǎng)。馬克斯說(shuō).“現(xiàn)在，它已經(jīng)開(kāi)花結(jié)果了。我們開(kāi)發(fā)了一種計(jì)算電流的新模型。一系列不同情況下的電流值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常吻合。

他們的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)表明，摩擦的核心概念對(duì)于靜電的產(chǎn)生至關(guān)重要。它被稱為彈性剪切，即材料承受滑動(dòng)應(yīng)變的能力。當(dāng)您將兩種材料摩擦在一起時(shí)，它們會(huì)抵抗運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生摩擦。這就是為什么即使你穿著襪子在拋光的地板上滑行，你最終也會(huì)停下來(lái)。

當(dāng)絕緣表面摩擦在一起時(shí)，身體前部的彈性應(yīng)變與身體后部的彈性應(yīng)變不同。因此，材料前后的電荷和極化也不同，導(dǎo)致在兩種不同的電荷之間產(chǎn)生電流。

該模型并未解釋摩擦電學(xué)的各個(gè)方面，但它似乎確實(shí)解決了問(wèn)題的主要部分。進(jìn)一步的分析和實(shí)驗(yàn)將幫助科學(xué)家弄清楚細(xì)節(jié)，希望不僅能理解摩擦電，而且能找到一種控制摩擦電的方法。

想要了解靜電的充分理由有很多。它的堆積會(huì)在制造中造成問(wèn)題，并且用于風(fēng)力渦輪機(jī).靜電產(chǎn)生的火花會(huì)引發(fā)火災(zāi)。靜電可能是我們整個(gè)存在的一部分原因——靜電力被認(rèn)為是數(shù)十億年前地球生長(zhǎng)的第一粒塵埃的粘合劑。

“靜電以簡(jiǎn)單和深刻的方式影響生活，”馬克斯說(shuō).“令人驚訝的是，我們的生活中有多少地方受到靜電的影響，宇宙中有很大程度依賴于靜電?！?/p>

該研究已發(fā)表在納米字母.

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