Материалы накапливают «память» о контактах и меняют свои электрические свойства: физики объяснили природу статического электричества

20.02.2025 22:06:00 | iXBT.com

Исследователи из Института науки и технологий Австрии (ISTA) совершили важное открытие в области статического электричества, явления, которое веками оставалось загадкой для учёных. Группа под руководством доктора Скотта Вайтукайтиса установила, что ключевым фактором в обмене зарядами между материалами является их история контактов.

Статическое электричество, которое учёные предпочитают называть «контактной электризацией», знакомо каждому – от лёгкого удара током до прилипающих к кошачьей шерсти пенопластовых шариков. Несмотря на кажущуюся простоту и повседневность этого явления, его точный механизм долгое время оставался неизвестным.

Учёный ISTA и первый автор исследования Хуан Карлос Собарзо демонстрирует образец, изготовленный из полидиметилсилоксана (PDMS) Фото: ISTA

«От контактной электризации никуда не деться, каждый сталкивается с ней. Поэтому может показаться удивительным, что мы до сих пор не понимали, как именно это происходит», – поясняет Вайтукайтис, чья работа была выполнена совместно с аспирантом ISTA Хуаном Карлосом Собарзо.

Исследователи обнаружили, что именно история контактов материала определяет его способность к обмену зарядами. В ходе экспериментов с идентичными образцами полидиметилсилоксана учёные установили, что после примерно 200 контактов материалы начинают проявлять предсказуемое поведение: образец с большим количеством контактов стабильно заряжается отрицательно по отношению к менее «контактированному» образцу.

Команда также продемонстрировала, что при контроле количества контактов и порядка экспериментов можно создавать предсказуемые трибоэлектрические ряды. Это открытие объясняет, почему многие эксперименты по контактной электризации ранее казались хаотичными и неконтролируемыми.

Используя различные методы анализа поверхности, исследователи обнаружили, что контакты сглаживают мельчайшие неровности на поверхности материала на наноскопическом уровне. Хотя точный механизм влияния этих изменений на контактную электризацию пока не установлен, это наблюдение может стать ключом к полному пониманию явления.

Подробнее