Трение и статическое электричество

Любой человек, который гладил кошку или натирал воздушный шарик о голову, знает, что такое статическое электричество. Но как оно возникает?

Научный консенсус остановился на том, что трение генерирует статическое электричество в любых изоляторах. Однако детали процесса оставались неясными.

Недавно американские исследователи изучили механику процесса. Они обнаружили, что при трении двух материалов на микроуровне изгибаются неровности поверхности.

На наноуровне разные механические деформации одной неравности генерируют заряды на передней и задней частях объекта. Это различие приводит к накоплению противоположных электрических зарядов на противоположных частях объекта. Такая разница создаёт ток, который может вызвать лёгкий электрический разряд.

Учёные разработали модель вычисления

величины статического электрического тока. Расчётные значения для различных случаев хорошо совпали с экспериментальными результатами. Исследование опубликовано в журнале *Nano Letters*.

В основе новой модели учёные использовали понятие упругого сдвига. Он происходит, когда материал сопротивляется скользящему усилию. Например, если кто-то толкает тарелку по столу, та оказывает сопротивление. Как только внешнее усилие прекращают прилагать, движение тарелки останавливается.

Это добавленное трение — вызванное сопротивлением скольжению — вызывает движение электрических зарядов.

Понимание механизмов генерации статического электричества поможет разработать новые решения проблем, связанных со статическим электричеством.