发现静电数千年后，我们终于知道它是如何工作的

正如本杰明·富兰克林发现的那样，摩擦是关键。

静电：影响头发造型的少数力量之一。

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至少从亚里士多德时代起，我们就已经了解了静电现象。亚里士多德认为，生活在公元前 640 至 546 年间的米利都哲学家泰利斯发现，琥珀在用布擦拭后会沾上干草的碎片。

很长一段时间以来，在了解它是什么或它如何工作方面没有取得真正的进展。本杰明·富兰克林通过将蜡和羊毛摩擦在一起，在该领域取得了一些进展，将正电荷定义为摩擦羊毛获得的电荷，将负电荷定义为与摩擦蜡相关的电荷。

虽然全世界都赞赏富兰克林的所有摩擦，但他对这个主题的理解涉及液体交换，这并不是产生正电荷和负电荷的真正原因。但现在，由于一个团队在纳米尺度上模拟静电荷，我们终于知道发生了什么，以及为什么摩擦比接触或滚动产生更多的静电。

“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，”领导这项研究的西北大学劳伦斯·马克斯在一份声明中说。 “人们已经尝试过，但他们无法在不做出不合理或不合理的假设的情况下解释实验结果。现在我们可以了，而且答案出奇地简单。只要在滑动物体的正面和背面有不同的变形，从而产生不同的电荷，就会产生电流。 ”

该团队制作的模型与“弹性剪切”有关，即材料抵抗滑动力。想象一下在桌子上滑动一个盘子。当你停止推动时，板会很快停止，正是这种滑动阻力导致电荷移动。

“该模型解释了滑动过程中的摩擦电流，这是切向力打破接触对称性的结果，”该团队在他们的论文中解释道。 “由于挠曲电、平均内部电位变化和变形电位而产生的束缚电荷是不对称分布的，并由参与电荷转移的自由电荷补偿。当与滑动运动结合时，就会产生电流。”

至关重要的是，该模型可以应用于不同的材料，因为“导致摩擦电的机电束缚电荷的基本物理原理普遍适用，无论它们是由挠曲电、压电还是其他能带弯曲产生的。”

虽然您可能将静电主要与被刚从充气城堡中头晕的孩子电击联系在一起，但对于其他人来说，这个问题可能要严重得多，导致工业火灾，甚至阻碍粉末状药物的剂量。通过更好地了解静电，可以减少这些问题，甚至可以找到静电的一些有趣的新用途。

“静电以简单和深刻的方式影响着生活，”马克斯补充道。 “用静电给谷物充电对咖啡豆的研磨和味道有重大影响。如果没有形成行星的粒子聚集的关键步骤，地球可能不会成为一颗行星，这是由于颗粒碰撞产生的静电而发生的。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。 ”

现在我们知道为什么摩擦对于这个过程如此重要。

该研究发表在《纳米快报》上。