Пояснення цього явища у науковому сенсі досі не існувало.
Американські вчені з’ясували, як механічні дії створюють статичну електрику. Побудована модель добре узгоджується з експериментальними даними.
Будь-хто, хто гладив кішку досить довго або натирав повітряну кульку об голову, знає, що таке тертя створює статичну електрику, здатну піднімати волоски і робити чутливі удари струмом. Однак пояснення цього явища у науковому сенсі досі не існувало.
Науковий консенсус зупинився на тому, що тертя генерує статичну електрику у будь-яких ізоляторах. Деталі процесу залишалися незрозумілими.
Фахівці намагалися пояснити виникнення набоїв через тертя, але інтерпретація результатів вимагала використання непідтверджених припущень.
Нещодавно американські дослідники вивчили механіку процесу. Вони виявили, що тертя двох матеріалів на мікрорівні згинає нерівності поверхні. На нанорівні різні механічні деформації однієї нерівності генерують заряди на передній та задній частинах об’єкта.
Ця відмінність призводить до нагромадження протилежних електричних зарядів на протилежних частинах об’єкта.
Така різниця створює струм, який може спричинити легкий електричний розряд.
Вчені розробили модель обчислення величини статичного електричного струму. Розрахункові значення різних випадків добре збіглися з експериментальними результатами.
Дослідження було опубліковано в журналі Nano Letters.
В основі нової моделі вчені використали поняття пружного зсуву. Він відбувається, коли матеріал чинить опір ковзному зусиллю. Наприклад, якщо хтось штовхає тарілку по столу, та чинить опір. Щойно зовнішнє зусилля припиняють докладати, рух тарілки зупиняється. Це додане тертя – викликане опором ковзанню – викликає рух електричних зарядів.
Зарядка зерен статичною електрикою значно впливає на помел та смак кави. Земля, ймовірно, не стала б планетою без злипання частинок через дію статичної електрики, що виникає при зіткненні частинок.
Статична електрика може спричинити серйозні проблеми, а не тільки підняття волосся при спуску з гірки. Розряди та іскри призводять до промислових пожеж та вибухів. Крім того, статична електрика заважає рівномірному дозуванню порошкоподібних медикаментів. Розуміння механізмів створення статичної електрики допоможе розробити нові розв’язання цих проблем.