Više od 2.600 godina, znanstvenici su se borili s razumijevanjem fenomena statičkog elektriciteta. Iako je ovaj fenomen bio poznat još od 600. godine prije Krista, točan mehanizam nastanka električnog naboja pri trljanju dvaju objekata ostao je tajna—sve do danas. Znanstvenici sa Sveučilišta Northwestern tvrde da su konačno dešifrirali ovu zagonetku, otkrivajući da odgovor leži u nanosvjetskim nesavršenostima.
Istraživački tim, na čelu s profesorom emeritusom Lawrenceom Marksom, otkrio je da su površinske varijacije na nano razini odgovorne za nakupljanje statičkog elektriciteta. Marks objašnjava: “Ljudi su pokušavali objasniti statički elektricitet, ali prethodni modeli zahtijevali su pretpostavke koje je bilo teško opravdati.” Novi model tima temelji se na osnovnom konceptu—različite deformacije na prednjoj i stražnjoj strani kliznih objekata stvaraju neravnotežu naboja, što rezultira električnom strujom.
Marks i njegov tim započeli su istraživanje fenomena statičkog elektriciteta 2019. godine. Otkrili su da, kada se dva materijala međusobno trljaju, sitne nesavršenosti na njihovim površinama savijaju se, stvarajući trenje. To trenje, u kombinaciji s pokretom materijala, generira električne naboje koji rezultiraju nakupljanjem statičkog naboja. Njihov model temelji se na ideji “elastičnog posmika”, koji nastaje kada objekt pruža otpor klizanju, stvarajući trenje na nano razini. Kako trenje raste, razlika u električnim nabojima između deformacija na obje strane uzrokuje strujanje—i naposljetku, poznati statički šok.
Novi model za precizno objašnjenje
Njihov novorazvijeni model precizno izračunava električnu struju generiranu statičkim električnim nabojem, a rezultati se usklađuju s eksperimentalnim podacima u različitim scenarijima. Ovaj model daje znanstvenicima novo sredstvo za bolje razumijevanje kako statički elektricitet djeluje u stvarnim uvjetima.
Iako se statički elektricitet često povezuje sa svakodnevnim situacijama—poput podizanja kose trljanjem balona ili šoka od kvake—njegov utjecaj seže daleko dublje. Marks napominje kako čak i male količine statičkog naboja mogu imati značajan učinak. Na primjer, statički naboj generiran u mlincu za kavu može suptilno promijeniti okus zrna. U ozbiljnijim slučajevima, statički elektricitet može uzrokovati probleme s doziranjem praškastih lijekova, a smatra se i vjerojatnim uzrokom industrijskih požara. Čak se vjeruje da je katastrofa zračnog broda Hindenburg mogla biti uzrokovana statičkom iskrom.
Osim u svakodnevnim situacijama, statički elektricitet igra ključnu ulogu u formiranju svemira. “Zemlja ne bi bila planet kakav poznajemo bez statičkog elektriciteta,” ističe Marks. “Zgrudavanje čestica koje su na kraju formirale planete dogodilo se zbog statičkog naboja nastalog sudaranjem zrnaca u svemiru.” Ova spoznaja naglašava koliko je statički elektricitet duboko ukorijenjen u samom tkivu našeg života—i svemira.
Konačnim razumijevanjem nanosvjetske mehanike statičkog elektriciteta, industrije mogu poboljšati sigurnosne protokole, spriječiti nesreće i poboljšati učinkovitost proizvoda, od mlinaca za kavu do farmaceutskih prahova. Ovo otkriće otvara vrata dubljem istraživanju kako električne sile oblikuju naš svijet, pružajući vrijedne uvide u drevne misterije i moderne tehnologije.
Dok znanstvenici nastavljaju istraživati misterije statičkog elektriciteta, ovo otkriće obećava revolucionarne promjene u razumijevanju materijalnih znanosti. Buduća istraživanja mogla bi otkriti šire implikacije ovog otkrića, što bi moglo dovesti do inovacija u tehnologiji i sigurnosnim protokolima u raznim industrijama. Statički elektricitet, nekada shvaćen kao jednostavna znatiželja, sada se prepoznaje kao pokretačka sila i u našim svakodnevnim životima i u svemiru. Ovo otkriće objavljeno je u prestižnom časopisu Nano Letters.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
