Материалы запоминают взаимодействия и изменяют свои электрические характеристики: физики раскрыли механизм статического электричества

Учёные из Института науки и технологий Австрии (ISTA) осуществили значительное открытие в области исследования статического электричества — феномена, неизведанность которого долгое время ставила учёных в тупик. Под руководством доктора Скотта Вайтукайтиса выяснилось, что решающим элементом в процессах обмена зарядом между различными материалами оказывается история их контактов.

Так называемая «контактная электризация», с которой мы все сталкиваемся — от разряда, который чувствуем, когда нас ударяет током, до налипания пенопластовых шариков на кошачью шерсть — продолжала быть загадкой, несмотря на её обыденность. Точный механизм этого явления долго оставался нераскрытым.

«Можно легко встретить контактную электризацию в повседневной жизни, и потому может удивлять тот факт, что механизмы её возникновения столь долго оставались неясными», — объясняет Вайтукайтис, работа которого была проведена в сотрудничестве с аспирантом ISTA Хуаном Карлосом Собарзо.

В результате проведённых исследований было установлено, что история контактов материала существенно влияет на его способность обмениваться зарядами. Эксперименты с одинаковыми образцами полидиметилсилоксана показали, что после около 200 контактов, материалы начинают проявлять ожидаемое поведение: образец с более высокой частотой контактов обладает отрицательным зарядом относительно образца, который имел меньше контактов.

Команде также удалось показать, что, контролируя количество и последовательность контактов, возможно создание предсказуемых трибоэлектрических рядов. Это открытие проливает свет на причины, по которым ранее многие эксперименты с контактной электризацией казались хаотичными и неконтролируемыми.

Посредством различных методов анализа поверхностей выяснилось, что контакты сглаживают микроскопические неровности поверхности материала на наноскопическом уровне. Хотя точные механизмы, через которые эти изменения влияют на контактную электризацию сейчас остаются не до конца изученными, это наблюдение может стать ключом к полному пониманию феномена.

Источник: iXBT