إن الأمر كله يتلخص في الاختلافات على مستوى النانو
تحدث الكهرباء الساكنة جزئيًا بسبب عيوب النانو على أسطح الأشياء
يعود أول توثيق للكهرباء الساكنة إلى عام 600 قبل الميلاد. ولكن حتى بعد 2600 عام من الصدمات الصغيرة، لم يتمكن الباحثون من تفسير كيفية تسبب فرك جسمين معًا في حدوثها بشكل كامل. ولكن وفقًا لفريق من جامعة نورث وسترن، تم حل اللغز أخيرًا. وكما أوضحت دراسة نُشرت في 17 سبتمبر في مجلة Nano Letters، فإن الإجابة "بسيطة بشكل مدهش". كل هذا يتعلق بعيوب صغيرة.
"لقد حاول الناس، لكنهم لم يتمكنوا من تفسير النتائج التجريبية دون افتراضات غير مبررة أو قابلة للتبرير"، قال لورانس ماركس، أستاذ فخري في علوم وهندسة المواد، في 18 سبتمبر. "يمكننا الآن ... مجرد وجود تشوهات مختلفة - وبالتالي شحنات مختلفة - في مقدمة ومؤخرة شيء ينزلق يؤدي إلى تيار."
بدأ ماركس وزملاؤه في استكشاف خصائص الكهرباء الساكنة لأول مرة في عام 2019، عندما اكتشفوا أن فرك مادتين ضد بعضهما البعض ينحني اختلافات ضئيلة على سطح كل جسم. ثم تولد هذه الحركة الفولتية. ومن هناك، ابتكر الفريق نموذجًا جديدًا يعتمد على المفهوم المعروف باسم "القص المرن"، والذي يحدث كلما قاوم الجسم قوة انزلاقية ويخلق احتكاكًا في هذه العملية. بمجرد تراكم الاحتكاك على جانبي التشوهات النانوية، يمكن أن يؤدي الاختلاف في الشحنات الكهربائية إلى إنشاء تيار - والصدمة الناتجة.
"لقد طورنا نموذجًا جديدًا يحسب التيار الكهربائي. "كانت قيم التيار لمجموعة من الحالات المختلفة متوافقة بشكل جيد مع النتائج التجريبية"، كما قال ماركس.
ويلاحظ ماركس أنه في حين يربط معظم الناس الكهرباء الساكنة بمظاهرات مثل تجارب العلوم الابتدائية المروعة أو لمس مقبض الباب بعد فرك فراء حيوانك الأليف، فإن الشحنة الكهربائية تمارس في الواقع تأثيرًا كبيرًا على العالم "بطرق بسيطة وعميقة". يمكن رؤية مثال يومي عندما تغير حبيبات مطحنة القهوة المشحونة نكهة الحبوب. لكن الصدمات الكهربائية الساكنة مسؤولة أيضًا عن قضايا أكثر خطورة، مثل مضاعفات الجرعات للأدوية المسحوقة والحرائق الصناعية. يعتقد معظم الخبراء أن مأساة هيندنبورغ ربما كانت مرتبطة بالحرائق التي أشعلتها الكهرباء الساكنة. من خلال فهم أفضل للآليات المعنية، يمكن للخبراء في جميع الصناعات المساعدة في جعل منتجاتهم أكثر فعالية وظروف العمل أكثر أمانًا.
وأوضح ماركس: "ربما لن تكون الأرض كوكبًا بدون خطوة رئيسية في تكتل الجسيمات التي تشكل الكواكب، والتي تحدث بسبب الكهرباء الساكنة الناتجة عن تصادم الحبوب". "من المدهش أن نرى كم من حياتنا تتأثر بالكهرباء الساكنة وكم من الكون يعتمد عليها." والآن، بعد آلاف السنين، أصبح لهذه الظاهرة الرئيسية تفسير دقيق.
المصدر: