Az ókor óta ismert volt, hogy a súrlódás után a kis tárgyakat vonzzák egymáshoz, vagy éppen ellenkezőleg, taszítják őket. A tudósok évszázadokkal ezelőtt felfedezték, hogy az elektromos töltések felelősek. De a fizikusok még mindig vitatkoznak abban, hogy miért vannak töltve a dörzsölő testek. A közelmúltban azonban a szakértők végre megtalálják a választ.
Az új verziót, amely kiválóan illeszkedik a kísérleti adatokhoz, egy tudományos cikk írja le, amelyet elfogadtak a Physical Review Letters folyóiratban való közzétételre. Időközben megismerkedhet az előzetes nyomtatással. A kutatást Laurence Marks vezette az Egyesült Államok Northwestern Egyetemen.
Az elektromos súrlódással történő első említés az ősi görög filozófus, Thales Miletus filozófusának a nevéhez fűződik, aki Kr. E. 7-6. Században élt. Észrevette, hogy a borostyánszínű botokkal dörzsölt szőr vonzza a porfoltokat. Mellesleg, az ókori görög "elektron" (ἤλεκτρον) szó szerint "borostyán" jelent.
Mindeddig a fizikusok nem tudták megbízhatóan megállapítani, hogy milyen mechanizmus mögött van a súrlódással történő elektrifikáció, amit a tudományos körökben triboelektromos hatásnak is neveznek.
Az új elmélet ezt a flexoelektromos hatáshoz kapcsolja. Ez a jelenség akkor fordul elő, amikor az dielektrikát egyenetlen deformációnak vetik alá (vagyis az alakváltozás mértéke pontról pontra változik), potenciális különbség merül fel benne. Ennek oka az a tény, hogy az elektromos töltések megoszlanak az anyagon belül.
Eközben a nanoskálán a leggyengébb felületek is elképzelhetetlenek a "hegység" és a "mélyedések" káoszáról. Dörzsöléskor ezek az apró szabálytalanságok deformálódnak, amelyek flexoelektromos hatást válthatnak ki.
A szerzők számításai szerint a potenciálkülönbség ± 1-10 volt. Ez elegendő a súrlódással történő villamosítás biztosításához.
Promóciós videó:
A modell jó egyezést mutat a kísérleti eredmények több típusával. Tehát elmagyarázza, miért töltik fel az objektumokat súrlódás, még akkor is, ha ugyanazon anyagból készülnek. A triboelektromos töltés egyenetlen eloszlása szintén világossá válik. Ezenkívül az elmélet tökéletesen megjósolja a felületi töltés sűrűségének mérési eredményeit.
Hozzátesszük, hogy ez a felfedezés gyakorlati hasznokat ígér. Így a súrlódással történő villamosítást különféle eszközökben használják. És más esetekben éppen ellenkezőleg, ezt meg kell akadályozni, mert az elcsúszott szikra tüzet okozhat. A hatás természetének mélyebb megértése lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy hatékonyabban használják, vagy fordítva megszabaduljanak tőle.
És természetesen jó tudni, hogy szeretett macskája miért engedi ki a szikrákat (bár lehetséges, hogy ez még mindig ősi macska varázslat).
Anatolij Glyantsev