Thales z Miletu, grecki filozof, zauważył, że pocieranie futrem bursztynu przyciąga kurz, co było wczesnym odkryciem elektryczności statycznej. Przez wieki naukowcy próbowali zrozumieć, dlaczego to zjawisko powstaje. Choć większość z nas zna je z codziennych sytuacji, takich jak unoszące się włosy po czesaniu czy balon przylegający do sufitu, prawdziwa odpowiedź była długo nieuchwytna.

Naukowcy z Northwestern University, prowadzeni przez Laurence’a Marksa, odkryli, że za elektryczność statyczną odpowiada różnica w sile między początkiem a końcem ruchu pocierania dwóch powierzchni. Wynika to z różnego napięcia między przednią i tylną częścią przesuwającego się obiektu. Oznacza to, że deformacje materiałów prowadzą do naładowania ich przeciwnymi ładunkami, co wywołuje efekt elektryczności statycznej.

To odkrycie tłumaczy również tzw. efekt triboelektryczny, czyli generowanie ładunku poprzez tarcie dwóch materiałów. Poprzednie badania w 2019 roku wykazały, że podczas tarcia powierzchnie są mikroskopijnie deformowane, co prowadzi do powstawania napięcia. Nowe badania Marks’a potwierdzają, że kluczowym czynnikiem jest tzw. „sprężysty poślizg”, czyli zdolność materiału do wytrzymywania obciążenia podczas przesuwania. Różnice w naprężeniu na przodzie i tyle przesuwającego się obiektu powodują różnice w ładunku.

Kontrolowanie elektryczności statycznej jest istotne nie tylko z punktu widzenia naukowego, ale także praktycznego. Może ona powodować problemy w produkcji, uszkadzać sprzęt elektroniczny, a nawet wywoływać pożary. Zrozumienie tego zjawiska pozwoli naukowcom lepiej je kontrolować, co może mieć szerokie zastosowanie, np. w produkcji energii z turbin wiatrowych.

Elektryczność statyczna mogła również odegrać ważną rolę w powstaniu naszego wszechświata, przyczyniając się do formowania się pierwszych pyłów kosmicznych, które dały początek Ziemi.

Źródło: Science Alert