Американські науковці розробили модель, яка пояснює, як механічні процеси під час тертя спричиняють утворення статичної електрики, узгоджуючи її з експериментальними даними.
Статична електрика є відомим явищем у побуті, яке багато хто відчув, наприклад, під час натирання кульки об волосся або контакту з шерстю тварин. Проте наукового пояснення, яке б повністю описувало механізми її виникнення, досі не було. Раніше вважалося, що тертя між будь-якими ізоляційними матеріалами генерує статичну електрику, але деталі цього процесу залишалися невідомими.
У ході свого дослідження науковці проаналізували механічну взаємодію матеріалів на мікро- та нанорівнях. Вони з’ясували, що тертя призводить до згинання і деформації поверхневих нерівностей матеріалів. На найменшому масштабі різні деформації на передній та задній частинах об’єкта викликають появу протилежних електричних зарядів, що сприяє накопиченню статичної електрики.
Розроблена модель дозволяє кількісно оцінити величину електричних зарядів, що виникають під час тертя, і її результати добре співвідносяться з експериментальними даними. Основою моделі є концепція пружного зсуву, при якому матеріали чинять опір ковзанню, що й викликає переміщення електричних зарядів по їх поверхні.
Розуміння цього механізму може мати важливе значення для багатьох галузей. Наприклад, статична електрика відіграє роль у технологічних процесах, таких як помел кави, або у природних явищах, сприяючи злипанню частинок. Однак вона також може стати причиною промислових аварій, таких як пожежі чи вибухи, або ж заважати рівномірному дозуванню медикаментів.