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科学家有了新的发现 来关注吧?

2020-02-23 10:29 主页 来源:未知


科学家有了新的发现 来关注吧?

公元前六世纪,古希腊哲学家和数学家米利都的泰勒斯首先描述了静电,但几十年来,科学家们一直在努力回答这个基本问题。但是,纳米级研究人员在了解为什么将两个表面摩擦在一起会导致电击的过程中迈出了一大步。

无论表面看起来有多光滑,当放大到足够近时,我们都会看到其表面总是凹凸不平。科学家称这些瑕疵为“粗糙”。从气球到像羊毛或头发之类的纤维的每个表面都被微小的粗糙物覆盖。伊利诺伊州埃文斯顿西北大学材料科学与工程专业的博士生克Christopher Mizzi说,这些特征是产生静电的原因。

在9月发表在《物理评论快报》上的一项研究中,Mizzi和他的合著者将日常物体上看不见的瑕疵与地球表面进行了比较。Mizzi说,如果从远处看地球,地球“看起来非常光滑,就像一个完美的球体。” 但是,我们知道现实中的地球远非光滑。他说,只有当“放大得足够大时,我们才会发现有山有丘陵”。同样,熟悉的对象看起来很光滑,直到近距离观看才能看到其表面并非我们想象的那么光滑。

当两个物体的表面相互摩擦时,它们的凹凸会刮擦在一起,产生摩擦。长期以来,科学家们都知道摩擦在静电中起着重要作用。(实际上,静电的科学术语 - 摩擦电,与摩擦学有着共同的根源,摩擦学是对摩擦的研究。)

在这项新的研究中,Mizzi和他的合著者展示了导致摩擦的粗糙度如何也会导致电荷的惊人差异。

Mizzi和他的同事发现,当绝缘材料的凹凸相互摩擦并干扰电子云时,会产生静电。由于绝缘材料中的电子不易移动,这种摩擦会使电子云变形。 在这些材料中,原子周围的电子云通常是对称的。Mizzi说,当你看这些电子云的时候,你“从上到下,从左到右都分不清”。但是,如果你挤压该电子云,它将变形并变得不对称。Mizzi解释说,在适当的情况下,这种新形状可以使材料上的电压分布不均匀。

△电子云

就像你梳头时,塑料梳子和头发这两种材料相互摩擦,一个表面上的凸起物会沿着相反表面上的凸起物拖拉,导致它们弯曲。当这种弯曲发生时,原子中的电子云被挤压成不对称的形状,造成非常非常小的电压差异。

这些电压变化虽然很小,但它们的总和却很大。数量是如此之多,以至于电子云的挤压会导致大量的静电积聚-当你触摸门把手或握手时,静电的强度足以让你感觉到。

这项新发现的对静电的理解可能会影响科学家开发出能产生摩擦能量的织物,为可穿戴设备充电,从而使产品更高效。而且,通过更好地了解哪些材料无法轻易产生静电,工程师可以努力创造更安全的制造环境,例如,消除可能因相互摩擦而引发火灾的灰尘颗粒。