经过 2600 年,我们终于知道静电的真正工作原理

经过 2600 年,我们终于知道静电的真正工作原理

静电的首次记录可以追溯到公元前 600 年。然而,即使经过了 2600 年的微小冲击,研究人员仍无法完全解释两个物体相互摩擦是如何产生静电的。但据西北大学的一个团队称,这个谜团终于解开了。正如 9 月 17 日发表在《纳米快报》上的一项研究所解释的那样,答案“出奇的简单”。这一切都与微小的瑕疵有关。

材料科学与工程名誉教授劳伦斯·马克斯 (Lawrence Marks) 于 9 月 18 日表示:“人们已经尝试过,但他们无法在不做出不合理或无法证明的假设的情况下解释实验结果。我们现在可以……只要在滑动物体的正面和背面产生不同的变形(因此产生不同的电荷),就能产生电流。”

马克斯和同事们早在 2019 年就已经开始探索静电的特性,当时他们发现两种材料相互摩擦会导致每个物体表面发生微小的弯曲。这种运动随后产生了电压。从那时起,该团队创建了一个新模型,该模型依赖于“弹性剪切”的概念,当物体抵抗滑动力并在过程中产生摩擦时,就会发生这种剪切。一旦摩擦力在纳米级变形的两侧积累起来,电荷的差异就会产生电流,并产生由此产生的冲击。

“我们开发了一种计算电流的新模型。各种不同情况下的电流值与实验结果非常吻合,”马克斯说。

马克斯指出,虽然大多数人将静电与令人毛骨悚然的基本科学实验或抚摸宠物毛发后触摸门把手等演示联系起来,但电荷实际上对世界产生了巨大的影响,“既简单又深刻”。一个日常生活中的例子是咖啡研磨机的带电颗粒会改变咖啡豆的味道。但静电冲击也会导致更严重的问题,例如粉状药物的剂量问题和工业火灾。大多数专家认为兴登堡号悲剧很可能是由静电引发的火灾造成的。通过更好地了解所涉及的机制,各行各业的专家可以帮助提高其产品的效率并提高工作条件的安全。

[相关:蝴蝶和飞蛾利用静电吸取花粉。]

马克斯解释道:“如果没有形成行星的粒子聚集过程中的关键步骤,地球可能就不是一颗行星,而这一步骤是由于粒子碰撞产生的静电而发生的。令人惊讶的是,我们的生活受到静电的影响如此之大,宇宙的很大一部分依赖于静电。”而现在,经过数千年,这一关键现象终于有了确切的解释。

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