به گزارش خط رند ۹۱۲، ما حالا بعد از هزاران سال سر انجام می دانیم که چه چیزی الکتریسیته ساکن را بوجود می آورد.
به گزارش خط رند ۹۱۲ به نقل از ایسنا، در سال ۶۰۰ پیش از میلاد، «تالس» فیلسوف یونانی متوجه شد که وقتی خز را روی کهربا می مالد، خز گرد و غبار را به خود جذب می کند.
این دفعه اندک ساخته شده بعنوان «الکتریسیته ساکن» شناخته می شود.
شما امکان دارد آنرا بعنوان صدای ریز ترقه مانندی که از میان موها در هنگام شانه زدن می آید یا نیرویی که یک بادکنک را بعد از مالیدن آن به موهای سر به سقف می چسباند، بشناسید، اما دانشمندان برای قرن ها همواره در تلاش بوده اند تا به علت آن پی ببرند و دریابند که چه چیزی این پدیده را بوجود می آورد.
حالا ما بالاخره به یک پاسخ رسیده ایم. ابتدا و انتهای حرکت لغزشی که الکتریسیته ساکن را تولید می کند، نیروهای مختلفی را تجربه می کند که منجر به اختلاف بار بین جلو و عقب می شود و همینطور باعث صدای ترقه مانند الکتریسیته ساکن می شود.
لارنس مارکس(Laurence Marks) دانشمند مواد از دانشگاه نورث وسترن در ایالات متحده می گوید: ما برای نخستین بار قادر به توضیح رازی هستیم که قبلاً هیچ کس نمی توانست آنرا توضیح دهد.
وی ادامه داد: دانشمندان قبلا کوشیده اند، اما نتوانسته اند نتایج تجربی را بدون عرضه فرضیاتی توضیح دهند که موجه یا قابل توجیه باشند. ما حالا می توانیم و پاسخ آن به طرز شگفت آوری ساده است. فقط داشتن تغییر شکل های مختلف و بارهای مختلف در جلو و پشت یک چیز حاصل از لغزش منجر به جریان الکتریکی می شود.
الکتریسیته ساکن بسیار رایج است و ما حالا در حالی که احتمال وقوع آنرا بیشتر می کند، کنترل بسیار خوبی داریم. هنگامی که الکتریسیته ساکن در نتیجه مالش دو ماده به یکدیگر ایجاد می شود، بعنوان تریبوالکتریک(triboelectricity) شناخته می شود و انتقال بار بین دو سطح هم «اثر تریبوالکتریک»(triboelectric effect) نامیده می شود.
تعیین اثر تریبوالکتریک کمی دشوارتر بوده است. تنها چیزی که ما قطعا می دانستیم این بود که مالش دو ماده با هم سبب تولید تریبوالکتریک می شود.
سپس در سال ۲۰۱۹، مارکس و همکارانش به پیشرفتی دست پیدا کردند و دریافتند که مالش دو ماده به یکدیگر، برجستگی های میکروسکوپی روی سطوح آن مواد را تغییر شکل می دهد و این تغییر شکل در بافت سطح، ولتاژ بوجود می آورد.
حالا در یک کار جدید، مارکس و همکارش کارل اولسون(Karl Olson) از دانشگاه نورث وسترن بقیه این پازل را چیده اند.
مارکس می گوید: در سال ۲۰۱۹ ما بذر آن چه را که درحال وقوع بود، کاشتیم. با این وجود مانند همه بذرها برای رشد به زمان نیاز داشت. ما یک مدل جدید توسعه دادیم که جریان الکتریکی را محاسبه می کند. مقادیر جریان برای طیف وسیعی از موارد مختلف با نتایج تجربی مطابقت خوبی داشت.
محاسبات و آزمایشات آنها نشان داده است که مفهوم نهفته در قلب اصطکاک برای تولید الکتریسیته ساکن خیلی مهم است که برش الاستیک(elastic shear) نامیده می شود و توانایی یک ماده را برای مقاومت در مقابل فشار ناشی از لغزش توصیف می کند.
هنگامی که دو ماده را به هم مالش می دهید، آنها در مقابل حرکت مقاومت می کنند و اصطکاک ایجاد می کنند. بنابراین است که حتی وقتی با جوراب خود روی یک سطح صاف و صیقلی می لغزید، در نهایت متوقف می شوید.
هنگامی که سطوح عایق به هم ساییده می شوند، کشش های الاستیک در جلوی بدنه با قسمت های پشتی متفاوت می باشد. ازاین رو بارها و پلاریزاسیون در جلو و پشت مواد هم متفاوت می باشد که منجر به ایجاد یک جریان بین دو بار مختلف می شود.
این مدل تمام جنبه های تریبوالکتریکی را توضیح نمی دهد، اما به نظر می آید بخش اصلی مشکل را حل می کند. تحلیل و بررسی و آزمایش های بیشتر به دانشمندان کمک می نماید تا جزئیات دقیق را کشف کنند که امیدواریم نه تنها به درک تریبوالکتریک، بلکه راهی برای کنترل آن منجر شود.
علل خوبی برای شناخت بیشتر از الکتریسیته ساکن وجود دارد. ایجاد آن می تواند مشکلاتی را در ساخت و توربین های بادی ایجاد نماید، چون که جرقه های ناشی از الکتریسیته ساکن می توانند سبب آتشسوزی شوند.
همینطور الکتریسیته ساکن امکان دارد تا حدی مسئول اساس وجودی ما باشد، چون که تصور می شود میلیاردها سال پیش نیروهای الکترواستاتیک به مانند چسبی که نخستین دانه های گرد و غبار را که سیاره ما از آن رشد کرده است، به هم متصل کرده اند.
مارکس می گوید: الکتریسیته ساکن به دو روش ساده و عمیق بر زندگی تاثیر می گذارد. اعجاب انگیز است که چقدر از زندگی ما تحت تاثیر الکتریسیته ساکن است و چقدر از جهان به آن وابسته است.
این پژوهش در مجله Nano Letters انتشار یافته است.
منبع: rond912.ir
