راز هزاران ساله الکتریسیته ساکن بالاخره کشف شد

نت واش: ما حالا بعد از هزاران سال عاقبت می دانیم که چه چیزی الکتریسیته ساکن را به وجود می آورد.

به گزارش نت واش 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 تولید شده به عنوان «الکتریسیته ساکن» شناخته می شود.
شما ممکنست آنرا به عنوان 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 همیشه در تلاش بوده اند تا به سبب آن پی ببرند و دریابند که چه چیزی این پدیده را به وجود 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 همین طور سبب 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 تلاش نموده اند، اما نتوانسته اند نتایج تجربی را بدون ارائه 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 شرایطی 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، به عنوان تریبوالکتریک(triboelectricity) شناخته می شود و انتقال بار بین دو سطح نیز «اثر تریبوالکتریک»(triboelectric effect) نامیده می شود.
تعیین اثر تریبوالکتریک کمی دشوارتر بوده است. تنها چیزی که ما بطور قطع می دانستیم این بود که مالش دو ماده با هم موجب 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 به وجود 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 اینحال 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 میدهد که مفهوم نهفته در قلب اصطکاک برای تولید الکتریسیته ساکن بسیار اهمیت دارد 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. به این علت 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. بدین سبب بارها و پلاریزاسیون در جلو و پشت مواد نیز 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 بنظر می رسد بخش اصلی مشکل را حل می کند. تحلیل و بررسی و آزمایش های بیشتر به دانشمندان کمک می نماید تا جزییات دقیق را کشف کنند که امیدواریم نه فقط به درک تریبوالکتریک، بلکه راهی برای کنترل آن منجر شود.
دلیلهای خوبی برای شناخت بیش از الکتریسیته ساکن وجود دارد. ایجاد آن می تواند مشکلاتی را در ساخت و توربین های بادی بوجود آورد، چونکه جرقه های ناشی از الکتریسیته ساکن می توانند موجب حریق شوند.
همین طور الکتریسیته ساکن ممکنست تا حدی مسئول اساس وجودی ما باشد، چونکه 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 تأثیر می گذارد. اعجاب انگیز است که چقدر از زندگی ما تحت تأثیر الکتریسیته ساکن است و چقدر از جهان به آن وابسته است.
این پژوهش در مجله Nano Letters انتشار یافته است.

1403/07/06

11:46:04

5.0 / 5

249

تگهای خبر: تولید , لاستیك

این پست نت واش را می پسندید؟

(1)

(0)

تازه ترین مطالب مرتبط

نظرات بینندگان در مورد این مطلب نت واش

نظر شما در مورد این مطلب

نام:

ایمیل:

نظر:

سوال:

= ۴ بعلاوه ۳