Возможно, в детстве вы очень быстро терли воздушный шарик о волосы, чтобы они приклеились. (Может быть, вы сделали это недавно!) Теперь, после многих лет спекуляций, ученые из Университета Кейс Вестерн Резерв точно определили, почему происходит этот трюк на вечеринке.
Мы всегда знали, что когда два предмета трутся друг о друга, возникает электрический заряд, называемый статическим электричеством или трибоэлектрическим зарядом. Если два объекта имеют противоположные заряды (положительный и отрицательный), они слипнутся. Но некоторые объекты кажутся более заряжаемыми (плотнее прилипают друг к другу), чем другие - например, воздушный шар на ваших волосах. Почему?
Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Physical Review Materials, суть явления заключается в том, насколько натянут материал баллона. Для целей этого исследования ученые растянули пленку из политетрафторэтилена (ПТФЭ) - одно из его торговых названий - тефлон - и натерли ее на пленку из недеформированного ПТФЭ. Они обнаружили, что хотя материалы были химически идентичны, они генерировали перенос заряда в одном направлении, как если бы они имели два разных химического состава. Растянутый или натянутый лист несет положительный заряд, а ненапряженный - отрицательный.
Чем более напряженным был материал, тем больше вероятность систематического переноса заряда. Это связано с тем, что микроструктура материала была изменена при деформации, что привело к крошечным отверстиям и трещинам. Эти недостатки позволили трению, вызванному трением, облегчить перенос заряда, что привело к статическому электричеству.
«Мы думаем, что пустые области и фибриллы [крошечные клеточные волокна], которые мы видим вокруг них, когда мы напрягаем полимер, имеют разные связи и, следовательно, заряжаются по-разному», - объяснил соавтор Дэн Лакс в пресс-релизе.
«Эксперименты по трибоэлектрической зарядке широко известны своими - как сказали бы некоторые - очаровательно противоречивыми результатами», - добавил соавтор Эндрю Ван. «Поначалу меня удивило постоянство результатов зарядки без напряжения по сравнению с напряжением».
Исследователи также изучили явление, используя упаковку «арахиса», которая просто обожает прилипать к рукам людей. На самом деле полистироловый арахис и пластиковые пакеты в настоящее время тщательно исследуются, чтобы дать нам лучшее представление о статическом электричестве. В идеале ученые зафиксируют его настолько точно, что смогут им управлять, помогая предотвращать трибоэлектрические взрывы (такие, как взрывы угольной пыли в шахтах) и разрабатывать более эффективные продукты - например, пестициды, которые лучше прилипают к растениям или краски, которые лучше прилипают к автомобилям.
Вот это страшно
Статическое электричество может воспламенить пары топлива в бензонасосе, что приведет к пожару. Чтобы избежать такой катастрофы, постарайтесь не возвращаться в машину после начала процесса заправки, потому что скольжение по сиденью создает статическое электричество. Если вам нужно снова сесть в автомобиль, не забудьте «заземлиться», когда будете выходить, коснувшись металлической части двери автомобиля.