公元前 600 年，希腊哲学家米利都的泰勒斯注意到当他在琥珀上摩擦毛皮时，毛皮会沾上灰尘。
产生的微小电荷被称为静电。
你可能知道这是你梳理头发时头发发出的噼啪声和蓬松声，或者是你在头上摩擦气球后将气球粘在天花板上的力量，但几个世纪以来，科学家们一直在试图找出造成这种现象的根源。
现在，我们终于有了答案：产生静电的滑动运动的开始和结束受到不同的力，导致前后电荷差异，从而产生静电裂纹。
“我们第一次能够解释一个以前没有人能解释的谜团：为什么摩擦很重要，”材料科学家劳伦斯·马克斯说美国西北大学学士。
“人们已经尝试过，但如果不做出不合理或不合理的假设，他们就无法解释实验结果。我们现在可以，而且答案出人意料地简单。只是在滑动的物体的正面和背面有不同的变形——因此有不同的电荷——就会产生电流。”
静电非常常见，我们可以很好地处理更容易发生静电的情况。当两种材料相互摩擦而产生时，称为摩擦起电，两个表面之间电荷的转移就是摩擦起电效应。
摩擦起电效应本身有点难以确定。我们唯一确定的是，两种材料摩擦在一起会产生摩擦电。
然后，在 2019 年，马克斯和他当时的同事取得了突破：他们发现将两种材料摩擦在一起会使这些材料表面上的微小突起变形。表面纹理的变形会产生电压。
在一项新的研究中，马克斯和西北大学的第一作者卡尔·奥尔森填补了这个谜题的其余部分。
“2019 年，我们已经埋下了正在发生的事情的种子。然而，像所有种子一样，它需要时间来生长，”马克斯说。 “现在，它已经蓬勃发展。我们开发了一种计算电流的新模型。一系列不同情况下的电流值与实验结果非常吻合。”
他们的计算和实验表明，摩擦的核心概念对于静电的产生至关重要。这称为弹性剪切，是材料承受滑动应变的能力。当您将两种材料摩擦在一起时，它们会抵抗运动，从而产生摩擦。这就是为什么，即使你穿着袜子在光滑的地板上滑行，你最终也会停下来。
当绝缘表面相互摩擦时，主体前部的弹性应变与后部的弹性应变不同。因此，材料正面和背面的电荷和极化也不同，导致两种不同电荷之间产生电流。
该模型并没有解释摩擦电的各个方面，但它似乎确实解决了问题的主要部分。进一步的分析和实验将帮助科学家弄清楚细节，希望不仅能理解摩擦电，还能找到控制摩擦电的方法。
想要了解静电有很多充分的理由。它的积累会在制造中造成问题，并且用于风力涡轮机。静电产生的火花可能引发火灾。静电可能是我们整个存在的部分原因——被认为是数十亿年前粘合我们星球生长的第一粒尘埃的胶水。
“静电以简单而深刻的方式影响着生活，”马克斯说。 “令人惊奇的是，我们的生活中有多少部分受到静电的影响，宇宙中有多少部分依赖于静电。”
该研究发表于纳米字母。
