科學(xué)家揭示摩擦如何導(dǎo)致靜電的長期謎團(tuán)

9月10，據(jù)外媒報道，美國西北大學(xué)的一個研究小組發(fā)表在《物理評論快報》的一項研究指出，他們開發(fā)了一種模型，該模型顯示通過彎曲材料表面上的微小突起，將兩個物體在一起摩擦?xí)a(chǎn)生靜電或摩擦電。這一新的認(rèn)識可能對現(xiàn)有的靜電應(yīng)用，如能量收集和印刷，以及避免潛在的危險，如由靜電火花引發(fā)的火災(zāi)等產(chǎn)生重要的影響。

公元前600年，米利圖斯的希臘哲學(xué)家泰勒斯首次報道了摩擦引起的靜電。他用毛皮摩擦琥珀后，注意到毛皮會吸引灰塵。

該研究領(lǐng)導(dǎo)者、西北大學(xué)的教授勞倫斯·馬克斯（Laurence Marks）說：“從那以后，很明顯摩擦?xí)谒薪^緣體中引發(fā)靜電，而不僅僅是皮毛?！?/p>

在納米尺度上，所有的材料都有粗糙的表面和無數(shù)的微小突起，當(dāng)兩種材料接觸并相互摩擦?xí)r，這些突起物就會彎曲變形。

馬克斯的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，這些變形會產(chǎn)生最終導(dǎo)致靜電充電的電壓，這種現(xiàn)象被稱為“撓曲電效應(yīng)”，當(dāng)絕緣體中的電荷因彎曲等變形而分離時就會發(fā)生。

研究人員通過使用一個簡單的模型表明，摩擦過程中彎曲突起產(chǎn)生的電壓確實大到足以產(chǎn)生靜電。這項工作解釋了許多實驗觀察結(jié)果，例如為什么即使兩塊相同的材料摩擦在一起也會產(chǎn)生電荷，并以驚人的精度預(yù)測了實驗測量的電荷。

馬克斯說：“我們的發(fā)現(xiàn)表明，摩擦電性、撓曲電效應(yīng)和摩擦是密不可分的。這為當(dāng)前應(yīng)用的摩擦電性能定制和新技術(shù)的功能擴(kuò)展提供了更多見解?！?/p>