解决摩擦如何导致静电的解决长期谜团

2021-11-05 21:29:44司徒刚荣导读现在，西北大学的摩擦谜团一个团队开发了一种新模型，该模型显示通过弯曲材料表面上的何导微小突起，将两个物体摩擦在一起会产生静电或摩擦电。致静这种新

现在，长期西北大学的解决一个团队开发了一种新模型，该模型显示通过弯曲材料表面上的摩擦谜团微小突起，将两个物体摩擦在一起会产生静电或摩擦电。何导

这种新的致静理解可能对现有的静电应用产生重要影响，例如能量收集和印刷，长期以及避免潜在的解决危险，例如由静电火花引发的摩擦谜团火灾。

该研究将于9月12日星期四在“物理评论快报”上发表。何导西北麦考密克工程学院材料科学与工程教授劳伦斯马克斯领导了这项研究。致静Marks实验室的长期博士生Christopher Mizzi和Alex Lin是该论文的共同第一作者。

米利都的希腊哲学家Thales首先报道了公元前600年摩擦引起的静电。在用裘皮擦琥珀之后，他发现毛皮吸引了灰尘。

“从那时起，很明显摩擦会在所有绝缘体中产生静电，而不仅仅是毛皮，”马克斯说。“然而，这或多或少是科学共识结束的地方。”

在纳米尺度上，所有材料都具有粗糙表面，具有无数微小突起。当两种材料接触并相互摩擦时，这些突起弯曲并变形。

Marks的团队发现这些变形会产生最终导致静电充电的电压。这种现象被称为“挠曲电效应”，其发生在绝缘体中的电荷分离由诸如弯曲的变形引起时。

使用一个简单的模型，西北大学的研究小组表明，摩擦过程中弯曲突起产生的电压实际上足以引起静电。这项工作解释了许多实验观察，例如为什么即使两块相同材料被摩擦在一起产生电荷，并以非常精确的方式预测实验测量的电荷。

“我们的发现表明摩擦电，挠曲电和摩擦力是密不可分的，”马克斯说。“这为当前应用的定制摩擦电性能以及将功能扩展到新技术提供了很多见解。”

“这是一个很好的例子，说明基础研究如何解释以前未被理解的日常现象，以及一个领域的研究 - 在这种情况下摩擦和磨损 - 如何导致另一个领域的意外进展，”Andrew Wells说。 ，科学基金会(NSF)的项目主任，为该研究提供资金。“NSF在材料科学和工程方面为这样的研究提供资金，以获得有朝一日可以开辟新机会的新知识。”