En el año 600 a. C., el filósofo griego Tales de Mileto notó que cuando frotaba el pelaje sobre el ámbar, éste atraía el polvo.

Esa pequeña carga generada pasó a conocerse como electricidad estática.

Quizás lo conozcas como el crujido y el ruido que hace tu cabello cuando lo cepillas, o la fuerza que hace que un globo se adhiera al techo después de frotarlo en tu cabeza, pero los científicos han estado tratando de llegar al fondo de lo que crea el fenómeno durante siglos.

Ahora finalmente tenemos una respuesta: el comienzo y el final del movimiento deslizante que produce electricidad estática experimentan fuerzas diferentes, lo que resulta en una diferencia de carga entre la parte delantera y la trasera que produce el crujido de la electricidad estática.

«Por primera vez, somos capaces de explicar un misterio que nadie había podido antes: por qué es importante frotar». dice el científico de materiales Laurence Marks de la Universidad Northwestern en Estados Unidos.

«La gente lo ha intentado, pero no ha podido explicar los resultados experimentales sin hacer suposiciones que no estaban justificadas o eran justificables. Ahora podemos hacerlo, y la respuesta es sorprendentemente sencilla. El simple hecho de tener diferentes deformaciones (y, por lo tanto, diferentes cargas) en la parte delantera y trasera de algo que se desliza provoca la corriente».

La electricidad estática es muy común y conocemos muy bien las condiciones que hacen que sea más probable que se produzca. Cuando se genera como resultado del roce de dos materiales, se conoce como triboelectricidad, y la transferencia de carga entre las dos superficies es el efecto triboeléctrico.

El efecto triboeléctrico en sí ha sido un poco más difícil de determinar. Lo único que sabíamos con certeza era que frotar dos materiales producía triboelectricidad.

Luego, en 2019, Marks y sus colegas en ese momento Tuvo un gran avance:Descubrieron que frotar dos materiales entre sí deforma las protuberancias microscópicas en las superficies de esos materiales. Las deformaciones en la textura de la superficie crean voltaje.

En un nuevo trabajo, Marks y el primer autor Karl Olson, de la Universidad Northwestern, han completado el resto del rompecabezas.

“En 2019, teníamos la semilla de lo que estaba sucediendo. Sin embargo, como todas las semillas, necesitaba tiempo para crecer”. Marks dijo«Ahora ha dado sus frutos. Hemos desarrollado un nuevo modelo que calcula la corriente eléctrica. Los valores de la corriente para una serie de casos diferentes concordaban bien con los resultados experimentales».

Sus cálculos y experimentos demuestran que el concepto que subyace a la fricción es crucial para la generación de electricidad estática. Se llama esfuerzo cortante elástico, la capacidad de un material de soportar la tensión del deslizamiento. Cuando se frotan dos materiales entre sí, estos se resisten al movimiento, lo que genera fricción. Por eso, incluso cuando te deslizas sobre un suelo pulido con los calcetines puestos, acabas deteniéndote.

Cuando las superficies aislantes se rozan entre sí, las tensiones elásticas en la parte delantera del cuerpo son diferentes a las de la parte trasera. Por lo tanto, las cargas y la polarización en la parte delantera y trasera del material también son diferentes, lo que da lugar a la generación de una corriente entre las dos cargas diferentes.

El modelo no explica todos los aspectos de la triboelectricidad, pero parece resolver la parte principal del problema. Un análisis y una experimentación más profundos ayudarán a los científicos a descifrar los detalles, lo que con suerte conducirá no solo a una comprensión de la triboelectricidad, sino también a una forma de controlarla.

Existen muchas buenas razones para querer comprender la electricidad estática. Su acumulación puede crear problemas en la fabricación y Para turbinas eólicasLas chispas de la electricidad estática pueden provocar incendios. Y la electricidad estática puede ser parcialmente responsable de toda nuestra existencia. fuerzas electrostáticas Se cree que son el pegamento que unió los primeros granos de polvo del que surgió nuestro planeta, hace miles de millones de años.

«La electricidad estática afecta la vida de maneras simples y profundas». Marks dice«Es sorprendente cuánto de nuestra vida está afectada por la electricidad estática y cuánto del universo depende de ella».

La investigación ha sido publicada en Letras nano.