Как возникает статическое электричество

Кто в детстве не тер воздушным шариком по волосам, чтобы приклеить его к потолку? Кто до дыр не стирал носки о ковер, чтобы увидеть хоть одну искорку? Эти явления знакомы людям более 2500 лет, но детальное объяснение они получили только сейчас.

Командой Северо-Западного университета разработана модель, которая показывает, что трение друг о друга двух объектов создает статическое электричество или трибоэлектричество, изгибая крошечные выступы на поверхности материалов. Это новое понимание может иметь важные последствия для технологий, основанных на использовании статического электричества, таких как аккумуляция энергии или лазерная печать, а также для предотвращения пожаров, вызываемых искрой.

На наноуровне все материалы имеют шероховатую поверхность с бесчисленными крошечными выступами. Когда два материала вступают в контакт и трутся друг о друга, выступы изгибаются и деформируются. Ученые обнаружили, что деформации вызывают напряжения, которые, в конечном итоге, вызывают статический заряд. Это явление называется «флексоэлектрическим эффектом», возникающим при разделении заряда в изоляторе в результате деформации – изгиба. Используя простую модель, удалось доказать, что возникающее в результате трения напряжение (изменение изгиба выступов на поверхности) достаточно высокое, чтобы вызвать статическое электричество. В работе дается объяснение того, как образуется заряд при соприкосновении двух кусков одного материала, а также представлены расчеты для предсказания величины заряда, возникающего при трении.

Данное исследование является ярким  примером того, как современные представления о материалах и явлениях объясняют давно подмеченные эмпирические закономерности и приводят к неожиданным достижениям новейших технологий.

Источник: phys.org