幾千年后，我們終于知道是什么產(chǎn)生了靜電

公元前 600 年，希臘哲學家米利都的泰勒斯注意到當他在 Amber 上摩擦毛皮時，毛皮會吸引灰塵。

產(chǎn)生的微小電荷后來被稱為靜電。

你可能知道它是梳理頭發(fā)時頭發(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，但幾個世紀以來，科學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)生靜電的滑動運動的開始和結(jié)束會受到不同的力 - 導致前后之間的電荷差，從而導致靜電的噼啪聲。

“我們第一次能夠解釋一個以前沒有人能解釋的謎團：為什么摩擦很重要?！?a>材料科學家 Laurence Marks 說美國西北大學。

“人們已經(jīng)嘗試過，但他們無法在不做出不合理或不合理的假設的情況下解釋實驗結(jié)果。我們現(xiàn)在可以了，答案出奇地簡單。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——滑動會導致電流。

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

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

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

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

“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，它需要時間來生長。馬克斯說.“現(xiàn)在，它已經(jīng)開花結(jié)果了。我們開發(fā)了一種計算電流的新模型。一系列不同情況下的電流值與實驗結(jié)果非常吻合。

他們的計算和實驗表明，摩擦的核心概念對于靜電的產(chǎn)生至關重要。它被稱為彈性剪切，即材料承受滑動應變的能力。當您將兩種材料摩擦在一起時，它們會抵抗運動，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，你最終也會停下來。

當絕緣表面摩擦在一起時，身體前部的彈性應變與身體后部的彈性應變不同。因此，材料前后的電荷和極化也不同，導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的各個方面，但它似乎確實解決了問題的主要部分。進一步的分析和實驗將幫助科學家弄清楚細節(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。它的堆積會在制造中造成問題，并且用于風力渦輪機.靜電產(chǎn)生的火花會引發(fā)火災。靜電可能是我們整個存在的一部分原因——靜電力被認為是數(shù)十億年前地球生長的第一粒塵埃的粘合劑。

“靜電以簡單和深刻的方式影響生活，”馬克斯說.“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。”

該研究已發(fā)表在納米字母.

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