[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]大家或許有過這種經驗:在地毯上摩擦腳底、脫毛衣,甚至輕輕撫摸貓咪時,忽然感覺到「啪!」一聲,好像被電了一下。這個困擾人類兩千多年的現象,現在終於有了科學解答!
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]早在公元前600年,希臘哲學家泰勒斯(Thales of Miletus)就發現,當他用毛皮摩擦琥珀時,琥珀能吸引灰塵。雖然人類知道摩擦能產生靜電,還知道哪邊是正電跟負電,但其中的「電荷交換」究竟是怎麼發生?科學家過了2000年始終搞不清楚。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]最近,西北大學(Northwestern University)的科學家們破解了這個古老謎題。他們發現,當物體摩擦時,會產生一種叫做「彈性剪切」(elastic shear)的現象,這種現象導致電荷積累,進而產生靜電。這項研究發表在《奈米通訊》(Nano Letters),為長達數千年的靜電謎團提供了全新視角。
靜電的真正原因:彈性剪切效應[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]西北大學麥考密克工程學院(McCormick School of Engineering)材料科學與工程榮休教授馬克斯(Marks)提出,當一個物體滑動時,物體的前後部分會受到不同的力。這種力的差異導致物體的前後部分積累不同的電荷,而電荷差異則產生電流,最終導致靜電放電,我們也就「啪」一聲被電到了。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]他們發現,當兩個物體表面摩擦時,材料表面的小突起會因為「彈性剪切」(elastic shear)而彎曲變形,彈性剪切發生在材料抵抗滑動力時。就像你推動桌面上的盤子時,它會抵抗滑動。停止推動時,盤子就會停止移動。這種因滑動阻力引起的額外摩擦,會導致電荷移動。
小小靜電,大大麻煩[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]靜電不只是讓你頭髮亂翹,或脫毛衣時電到自己這麼簡單。靜電可能導致一些工業上的嚴重問題,比如靜電火花引發的工廠火災或爆炸,也會干擾製藥時粉末劑量的精確控制。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]了解這個機制後,科學家們就能針對這些問題開發新的解決方法。馬克斯教授指出:「靜電在日常生活中有著簡單卻深遠的影響。例如,為穀物充電對咖啡豆的研磨與風味有著重大影響。而如果沒有微粒因靜電而聚集的關鍵步驟,地球可能根本無法形成。」
[color=rgba(0, 0, 0, 0.87)]資料來源:
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