La electricidad estática, ese fenómeno que hemos experimentado al peinarnos o frotar un globo contra la cabeza para pegarlo al techo, finalmente tiene una explicación. Los detalles del descubrimiento fueron publicados en Nano Letters.
Aunque el fenómeno fue observado por el filósofo Tales de Mileto alrededor del año 600 a.C., cuando notó que frotar ámbar con piel generaba una atracción sobre el polvo, la ciencia no había logrado desentrañar completamente qué lo provoca. Ahora, un equipo de científicos liderado por Laurence Marks de la Universidad Northwestern en EE.UU., ha descubierto la razón detrás de este fenómeno.
La razón
El equipo encontró que la clave está en las diferencias en las fuerzas que se generan al inicio y al final del movimiento de deslizamiento entre dos materiales. Estas diferencias de fuerzas provocan una desigualdad en la carga eléctrica entre la parte delantera y trasera de los materiales, lo que genera la chispa de electricidad estática.
«Por primera vez, podemos explicar un misterio que nadie había podido antes: por qué el frotamiento importa», explica Marks. Hasta ahora, los intentos de explicar el fenómeno requerían suposiciones no justificadas. Sin embargo, con este nuevo modelo, se puede demostrar que las deformaciones en los materiales durante el frotamiento conducen a la generación de una corriente eléctrica.
Este fenómeno, conocido como efecto triboeléctrico, ocurre cuando dos materiales se frotan entre sí, y su explicación había eludido a los científicos durante siglos.
En 2019, Marks y su equipo ya habían avanzado en el entendimiento del fenómeno al descubrir que la fricción deforma las protuberancias microscópicas en las superficies de los materiales, lo que genera voltaje. Ahora, han completado el rompecabezas con un nuevo modelo que calcula las corrientes eléctricas generadas.
Fricción
El estudio revela que el principio fundamental detrás de la electricidad estática es la fricción, específicamente una propiedad llamada cizalladura elástica. Esta es la capacidad de un material para resistir la deformación durante el deslizamiento.
Cuando dos materiales aislantes se frotan, las tensiones elásticas en la parte delantera del material difieren de las de la parte trasera. Esto genera una corriente entre las cargas opuestas.
A pesar de que el nuevo modelo no explica todos los aspectos del efecto triboeléctrico, sí aborda la mayor parte del problema. Marks y su equipo esperan que futuros experimentos y análisis ayuden a desentrañar los detalles restantes del fenómeno, lo que podría permitir controlar la electricidad estática.
Importancia
Comprender este fenómeno es crucial, ya que la acumulación de electricidad estática puede causar problemas en procesos de manufactura e incluso en turbinas eólicas. Además, las chispas generadas por la electricidad estática pueden provocar incendios.
Incluso, algunos científicos creen que las fuerzas electrostáticas fueron clave para la formación de nuestro planeta, actuando como el «pegamento» que unió los primeros granos de polvo hace miles de millones de años. «Es sorprendente cuánto la electricidad estática influye en nuestras vidas y en el universo», concluye Marks.