

关于静电的首次记载可追溯至公元前 600 年。然而,即使在 经历了 2600 年的微小电击 之后,研究人员也未能完全解释摩擦两个物体为何会产生静电。但根据西北大学的一个团队的说法,这个谜团终于解开了。正如 9 月 17 日发表在《Nano Letters》杂志上的一项研究中所解释的那样,答案“出奇地简单”。这都与微小的缺陷有关。
“人们曾尝试过,但如果没有做出未经证实的或无法证实的假设,就无法解释实验结果,”材料科学与工程学名誉教授 Lawrence Marks 在 9 月 18 日表示。“我们现在可以了……仅仅是物体前后部分变形不同——因此带电不同——在滑动时就会产生电流。”
Marks 和他的同事们在 2019 年首次开始探索 静电 的特性,当时他们发现两种材料相互摩擦会使每个物体表面的微小变化发生弯曲。然后,这种运动会产生电压。从那时起,该团队创建了一个新模型,该模型依赖于被称为“弹性剪切”的概念,这种概念发生在物体抵抗滑动力的过程中,并在此过程中产生摩擦。一旦纳米级变形的任何一侧产生摩擦,电荷差异就会产生电流——以及随之而来的电击。
“我们开发了一个计算电流的新模型。在一系列不同情况下的电流值与实验结果非常吻合,”Marks 说。
Marks 指出,尽管大多数人将静电与诸如令人毛骨悚然的初级科学实验或在给宠物毛发梳理后触摸门把手等演示联系起来,但电荷实际上“以简单和深刻的方式”对世界产生了巨大的影响。一个日常的例子是,咖啡 研磨机中带电的咖啡豆会改变咖啡豆的风味。但静电放电也是造成更严重问题的原因,例如粉末状药物的剂量处理复杂以及工业火灾。大多数专家认为,兴登堡号 悲剧很可能是由静电引起的火灾造成的。通过更好地理解所涉及的机制,各行业的专家可以帮助他们的产品更有效,并使工作条件更安全。
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“地球可能不会成为一个行星,如果没有在形成行星的颗粒团聚过程中的一个关键步骤,而这个步骤是由于碰撞颗粒产生的静电,”Marks 解释说。“令人惊讶的是,静电影响了我们生活的多少方面,以及宇宙中有多少依赖于它。”如今,经过数千年的探索,这一关键现象终于有了确切的解释。