为什么抚摸你的猫会导致静电

任何曾经抚摸过猫或在地毯上拖着脚的人都知道，摩擦物体会产生静电。但两千多年来，研究人员一直无法解释这一现象

现在，西北大学的科学家们终于揭示了其中的机制

研究人员发现，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，导致轻微的电击

该研究发表在《纳米快报》杂志上

领导这项研究的西北大学的劳伦斯·马克斯说：“我们第一次能够解释一个以前没有人能解释的谜团：为什么摩擦很重要。”

“人们已经尝试过，但如果不做出不合理或不正当的假设，他们就无法解释实验结果。我们现在可以，答案出奇地简单。只要在滑动物体的前后有不同的变形，因此有不同的电荷，就会产生电流。”

Marks是表面结构专家，是西北大学麦考密克工程学院材料科学与工程荣誉退休教授。Marks研究小组的博士生Karl Olson是该论文的第一作者

希腊哲学家米利都的泰勒斯在公元前600年首次报道了摩擦引起的静电。在用皮毛摩擦琥珀后，他注意到皮毛会吸引灰尘

Marks说：“从那时起，很明显，摩擦会在所有绝缘体中引起静电，而不仅仅是皮毛。”。“然而，这或多或少是科学共识结束的地方。”Marks和他的团队在2019年开始解开这个谜团。在《物理评论快报》发表的一项研究中，他们报告说，将两种材料摩擦在一起会弯曲这些材料表面上的微小突起。研究人员发现，这些弯曲变形的突起会产生电压

“2019年，我们有了正在发生的事情的种子。然而，就像所有的种子一样，它需要时间来生长，”Marks说。“现在，它已经蓬勃发展。我们开发了一种计算电流的新模型。一系列不同情况下的电流值与实验结果非常一致。”

一个称为“弹性剪切”的概念是新模型的核心。当材料抵抗滑动力时，可能会发生弹性剪切。如果一个人把盘子推过桌子，盘子就会滑动。一旦这个人停止推它，盘子就停止了移动。这种由滑动阻力引起的额外摩擦会导致电荷移动

“滑动和剪切是紧密相连的，”Marks说

虽然静电会导致有趣的事故，比如从操场滑梯上滑下来后头发会竖起来，但它也会导致严重的问题。例如，静电产生的火花会导致工业火灾甚至爆炸。它还可能阻碍粉末药物的一致剂量。随着对机制的更好理解，研究人员可能会为这些问题引入新的解决方案

“静电以简单和深刻的方式影响生活，”Marks说。“用静电给谷物充电对咖啡豆的研磨和味道有重大影响。如果没有形成行星的粒子聚集的关键步骤，地球可能就不是一个行星，这是由于谷物碰撞产生的静电造成的。令人惊讶的是，我们的生活中有多少受到静电的影响，宇宙中有多少依赖于静电。”