După mii de ani, în sfârșit știm ce generează electricitatea statică

După mii de ani, în sfârșit cercetătorii au înţeles ce generează electricitatea statică. În jurul anului 600 î.Hr., filosoful grec Thales din Milet a observat un fenomen ciudat: atunci când freca blana pe chihlimbar, acesta atrăgea particule de praf. Acest efect, deși aparent nesemnificativ, a fost primul indiciu al unui fenomen cunoscut astăzi sub numele de electricitate statică.

Probabil că sunteți familiarizați cu manifestările sale: pocnetul pe care îl auziți atunci când vă periați părul sau forța care face ca un balon să se lipească de tavan după ce l-ați frecat de cap. Oamenii de știință au încercat timp de secole să înțeleagă exact ce generează acest fenomen aparent banal, dar fascinant. Acum, cercetătorii cred că au găsit, în sfârșit, răspunsul.

Ce generează electricitatea statică

Prin frecare se produce o separare (numită și polarizare) a sarcinilor electrice pozitive (+) de cele negative (-). Conform noilor cercetări, electricitatea statică apare din cauza forțelor diferite la începutul și sfârșitul mișcării de alunecare între două materiale. Acest dezechilibru generează o diferență de sarcină între partea din față și cea din spate, rezultând crepitația specifică a electricității statice.^[sursa]

„Pentru prima dată, putem explica un mister care a rămas nedeslușit până acum: de ce frecarea contează. Oamenii au încercat, dar nu au reușit să explice rezultatele experimentale fără a face presupuneri nesigure. Acum, răspunsul este surprinzător de simplu: deformările diferite din fața și spatele unui obiect care alunecă generează curent electric.”, a spus Laurence Marks, cercetător în domeniul materialelor la Universitatea Northwestern din SUA.^[sursa]

Electricitatea statică este un fenomen cotidian, iar frecarea între două materiale produce ceea ce se numește triboelectricitate. Transferul de sarcină între cele două suprafețe este cauza acestui efect, dar mecanismul exact al triboelectricității a fost dificil de înțeles.

În anul 2019, Marks și colegii săi au făcut o descoperire esențială: frecarea dintre două materiale deformează microstructurile de pe suprafețele lor, creând tensiune. În noua lor cercetare, Marks și Karl Olson de la Universitatea Northwestern au completat acest puzzle, dezvoltând un model care explică cum se formează curentul electric. „În 2019, aveam doar o parte din răspuns. Acum, am dezvoltat un model care explică foarte bine curentul electric în diverse situații și este în acord cu datele experimentale.”, a spus Marks.

Forfecarea elastică: cheia generării electricității statice

Modelul lor arată că forța care se opune mișcării între două suprafețe este esențială în generarea electricității statice. Acest fenomen, numit „forfecare elastică”, descrie capacitatea unui material de a rezista alunecării. Atunci când frecăm două materiale între ele, deformările elastice din fața și din spatele materialelor sunt diferite, creând o diferență de sarcină electrică.

Deși acest model nu explică complet toate aspectele triboelectricității, el clarifică partea esențială a problemei. „Mai avem multe de explorat, dar acest nou model ne oferă o înțelegere fundamentală și ar putea deschide calea pentru a controla acest fenomen.”, afirmă Marks.

Deși pare un simplu fenomen din viața cotidiană, electricitatea statică poate avea implicații profunde. În industrie, acumularea electricității statice poate provoca probleme majore, de la defecțiuni în producție până la incendii în turbinele eoliene. De asemenea, se crede că forțele electrostatice au jucat un rol crucial în formarea Pământului, legând primele particule de praf care au dus la formarea planetei noastre acum miliarde de ani.

„Electricitatea statică afectează viața în moduri atât simple, cât și profunde. Este uimitor cât de multe aspecte din viața noastră de zi cu zi și din istoria universului depind de acest fenomen.”, spune Marks.