Группа исследователей под руководством Скотта Вайтукайтиса из Института науки и технологий Австрии (ISTA) совершила прорыв в понимании механизма контактной электризации – явления, известного как статическое электричество.
Несмотря на то, что статическое электричество известно человечеству с древних времен, его природа долгое время оставалась загадкой. В 1950-х годах ученые разобрались с механизмом электризации металлов, однако поведение диэлектриков продолжало вызывать вопросы.
Ключевое открытие исследовательской группы, опубликованное в журнале Nature, заключается в том, что характер электризации материалов напрямую зависит от их предыдущей истории контактов. После примерно 200 соприкосновений материалы начинают демонстрировать предсказуемое поведение – более «контактированные» образцы стабильно заряжаются отрицательно по сравнению с менее контактированными.
В ходе экспериментов с полидиметилсилоксаном (PDMS) ученые обнаружили, что при контакте происходят изменения поверхности материала на наноуровне. Повторяющиеся соприкосновения приводят к сглаживанию микроскопических неровностей.
Исследование также проливает свет на трибоэлектрический ряд – систему классификации материалов по их способности обмениваться зарядами. Ранее результаты разных исследователей часто противоречили друг другу, но учет истории контактов позволил получить согласованные данные.
Особый интерес представляет явление электризации при контакте идентичных материалов. Этот феномен, ранее не имевший объяснения, теперь может быть понят через призму истории контактов.
Хотя точный механизм передачи заряда все еще остается неизвестным, единственным наблюдаемым физическим изменением является трансформация шероховатости поверхности на наноуровне. Как отметил Ph.D. студент Хуан Карлос Собарзо, участвовавший в исследовании, это открытие вносит порядок в то, что ранее казалось «полным хаосом» в понимании статического электричества диэлектриков.
Изображение носит иллюстративный характер
Несмотря на то, что статическое электричество известно человечеству с древних времен, его природа долгое время оставалась загадкой. В 1950-х годах ученые разобрались с механизмом электризации металлов, однако поведение диэлектриков продолжало вызывать вопросы.
Ключевое открытие исследовательской группы, опубликованное в журнале Nature, заключается в том, что характер электризации материалов напрямую зависит от их предыдущей истории контактов. После примерно 200 соприкосновений материалы начинают демонстрировать предсказуемое поведение – более «контактированные» образцы стабильно заряжаются отрицательно по сравнению с менее контактированными.
В ходе экспериментов с полидиметилсилоксаном (PDMS) ученые обнаружили, что при контакте происходят изменения поверхности материала на наноуровне. Повторяющиеся соприкосновения приводят к сглаживанию микроскопических неровностей.
Исследование также проливает свет на трибоэлектрический ряд – систему классификации материалов по их способности обмениваться зарядами. Ранее результаты разных исследователей часто противоречили друг другу, но учет истории контактов позволил получить согласованные данные.
Особый интерес представляет явление электризации при контакте идентичных материалов. Этот феномен, ранее не имевший объяснения, теперь может быть понят через призму истории контактов.
Хотя точный механизм передачи заряда все еще остается неизвестным, единственным наблюдаемым физическим изменением является трансформация шероховатости поверхности на наноуровне. Как отметил Ph.D. студент Хуан Карлос Собарзо, участвовавший в исследовании, это открытие вносит порядок в то, что ранее казалось «полным хаосом» в понимании статического электричества диэлектриков.
