9月10,據(jù)外媒報道,美國西北大學的一個研究小組發(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會產(chǎn)生靜電或摩擦電。這一新的認識可能對現(xiàn)有的靜電應用,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)的火災等產(chǎn)生重要的影響。
公元前600年,米利圖斯的希臘哲學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)導者、西北大學的教授勞倫斯·馬克斯(Laurence Marks)說:“從那以后,很明顯摩擦會在所有絕緣體中引發(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,當兩種材料接觸并相互摩擦時,這些突起物就會彎曲變形。
馬克斯的團隊發(fā)現(xiàn),這些變形會產(chǎn)生最終導致靜電充電的電壓,這種現(xiàn)象被稱為“撓曲電效應”,當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、撓曲電效應和摩擦是密不可分的。這為當前應用的摩擦電性能定制和新技術(shù)的功能擴展提供了更多見解。”