摩擦如何产生静电

     ◎刘长运

    古希腊哲学家泰勒斯早在公元前600年就首次报道了摩擦诱发的静电，在用皮毛摩擦了琥珀之后，他注意到皮毛吸引了灰尘。然而，两千多年来，研究人员始终未能对这种现象做出合理解释。

    美国西北大学的材料科学与工程学家最近终于发现了其中的机制。发表在《纳米快报》上的研究结果显示，当一个物体滑动时，该物体的前后部分会受到不同的力。这种力的差异会导致不同的电荷在物体的前后部分积聚，电荷的差异会产生电流，从而释放出静电的火花。

    研究团队从2019年就开始破解这个谜团。他们报告说，摩擦两种材料会使它们表面的微小凸起发生弯曲。这些弯曲、变形的凸起会产生电压。在此基础上，研究人员开发了一个计算电流的新模型。各种不同情况下的电流值与实验结果吻合良好。一个名为“弹性剪切”的概念是新模型的核心，当某种材料抵抗滑动时，就会发生弹性剪切。举例来说，如果某人把一个盘子推过桌子，盘子就会抵抗滑动。一旦这个人停止推盘子，盘子就会停止移动。这种由于抵抗滑动而增加的摩擦会导致电荷移动，滑动和剪切是紧密相关的。

    静电从多个方面影响到了人们的日常生活，包括咖啡豆的研磨和行星的形成。虽然静电会引起有趣的现象，但它也会导致严重的问题。例如，静电引起的火花会造成工业火灾，甚至是爆炸。