Frottez un ballon sur vos cheveux et le ballon ramasse généralement une charge électrique négative, tandis que vos cheveux deviennent positifs. Mais une nouvelle étude montre que la charge qu'un objet reprend peut dépendre de son histoire. Le nombre de fois où un objet avait précédemment touché un autre a déterminé si l'objet est devenu négativement ou positivement chargé lorsqu'il a de nouveau touché, les chercheurs rapportent le 20 février. Nature.
Le travail pourrait être une étape vers la compréhension des effets derrière le phénomène de l'électricité statique, dans laquelle la charge électrique s'accumule sur les matériaux après avoir été frottée ou touchée ensemble. Bien que l'électricité statique soit un phénomène quotidien, les scientifiques ne comprennent toujours pas comment fonctionne le transfert de charge. Le phénomène est important pour tout, des tempêtes de foudre à la pollinisation. Mais, «nous sommes absolument sans aucune idée, comme Mega-Cluless, quant à ce qui se passe réellement», explique le physicien Scott Waittukaitis de l'Institut des sciences et de la technologie Autriche, ou Ista, à KlosterneBurg.
Les scientifiques ne savent pas ce qui est transféré d'un matériau à un autre lorsque les objets se touchent. Il peut s'agir d'électrons, d'atomes chargés électriquement appelés ions ou petits bits de matériau. Même la reproductibilité est une lutte: la même expérience peut donner un résultat différent à différents jours ou dans différents laboratoires. Cela a rendu difficile de tirer des conclusions claires.
Alors Waittukaitis et ses collègues ont simplifié les choses. Ils ont étudié la charge électrique dans des expériences avec un seul matériau, un polymère spongieux appelé polydiméthylsiloxane ou PDMS. Ils ont touché différents carrés du matériau ensemble, mesurant la charge transférée. (Le vason est utile pour s'assurer que les deux objets établissent un bon contact les uns avec les autres dans les expériences.)
Au début, les échantillons semblaient échanger des charges au hasard. Mais finalement, les chercheurs ont découvert un modèle. Un échantillon qui avait été touché à d'autres échantillons à plusieurs reprises se chargerait négatif lorsqu'il était touché à un nouveau.
Les chercheurs ont également constaté que les échantillons formaient ce que l'on appelle une série triboélectrique. C'est une commande en fonction du matériau d'une paire prend une charge négative, et quelle charge positive, lorsqu'elle est touchée. Par exemple, un ballon devient généralement négatif lorsqu'il touche vos cheveux. Mais un ballon touché en téflon obtiendrait généralement une charge positive. Une série triboélectrique implique généralement différents types de matériaux, mais les différents morceaux de PDM ont également formé leur propre série. L'historique des contacts comptait également là-bas. La série Triboélectrique s'est formée après que les échantillons ont eu de nombreux contacts précédents.
Les chercheurs ont examiné les échantillons PDMS en détail pour déterminer ce qui cause l'effet. Ils ont constaté que les échantillons qui avaient été abordés à plusieurs reprises étaient plus lisses sur de très petites échelles de distance d'environ 10 nanomètres.
Ce que cela signifie pour les mystères de l'électricité statique n'est pas encore clair. Mais le résultat éclaire la source d'une partie de la confusion. «Ça aide [us] Comprenez l'irréproductibilité précédente, en ce sens que vous avez ces matériaux qui, selon vous, sont tous les mêmes, mais il y aura des différences subtiles dans la nanostructure », explique l'ingénieur chimique Daniel manque de cas Western Reserve University à Cleveland. «C'est, je crois, un résultat clé.»
La découverte a été «un mélange entre accidentel et entêtement pure de ma part», explique le physicien Juan Carlos Sobarzo, également d'Ista, qui a effectué les expériences. Lorsque les expériences n'ont pas fonctionné comme prévu, il les a réessayés, jour après jour, jusqu'à ce qu'ils le fassent. Cela a conduit les chercheurs à réaliser que la répétition elle-même était la clé pour obtenir une série Triboelectric, en ce sens que les échantillons devaient avoir été touchés à plusieurs reprises. «Si je n'avais pas suivi mon instinct, nous aurions pu manquer l'importance de l'histoire des contacts.»
Sobarzo, semble-t-il, avait juste la bonne touche.
