Трибоелектрични ефекат

Трибоелектрични ефекат је физички феномен у коме се материјали наелектришу након што су били у контакту а затим раздвојени.^[1] Ова појава се најчешће јавља код изолатора и доводи до преноса електрона са једне површине на другу, што резултира позитивним или негативним наелектрисањем.^[1] Овај ефекат је основа статичког електрицитета и може се уочити у свакодневним ситуацијама, попут трљања пластичног чешља о косу или скидања синтетичке одеће. Сматра се да је имао кључну улогу у формирању раних планета, где сударање честица прашине доводи до њиховог лепљења и до стварања планетесимала.^[2]

Трибоелектрични ефекат је био познат још у античко доба, а један од првих забележених примера је експеримент Талеса из Милета са ћилибаром и крзном. Он је открио да трљањем ћилибара крзном, ћилибар добија способност да привлачи лаке објекте попут пера.^[3] Ово откриће је касније имало велики утицај на развој проучавања електрицитета, при чему сама реч 'електрон' потиче од грчке речи за ћилибар – ἤλεκτρον.^[3]

Механизам трибоелектричног ефекта

Када два различита материјала дођу у контакт, долази до размене електрона између њихових површинских атома и молекула. Приликом раздвајања, један материјал задржава вишак електрона и постаје негативно наелектрисан, док други губи електроне и постаје позитивно наелектрисан.^[1] Степен и поларитет наелектрисања зависе од трибоелектричне серије – листе материјала рангираних према њиховој склоности да примају или губе електроне.^[1]

Теорија површинских стања објашњава да се електрони или јони размењују између два изолатора путем локализованих енергетских стања на њиховим површинама, што доводи до наелектрисања.^[4] Локализована енергетска стања су нивои у којима се електрони могу задржати само на површини изолатора, а не у његовој унутрашњости. Интензитет и поларитет овог наелектрисања зависе од разлике у површинским радним функцијама материјала.^[4] Радна функција одређује колико је енергије потребно да електрон пређе са површине једног материјала на други, што утиче на пренос наелектрисања. Ово такође објашњава зашто чак и идентични материјали могу међусобно разменити наелектрисање, као и зашто резултати експеримената често варирају због ситних разлика у површинским својствима.

Фактори који утичу на трибоелектрични ефекат

Врста материјала – Изолатори су склонији наелектрисању од проводника.
Храпавост површине – Храпаве површине стварају већи контакт и појачавају ефекат.
Влажност ваздуха – Висока влажност смањује наелектрисање јер омогућава истекање електричних набоја.
Температура – Виша температура може утицати на брзину кретања електрона и смањити наелектрисање.

Примене трибоелектричног ефекта

Трибоелектрични ефекат има широку примену у индустрији и технологији:

Трибоелектрични генератори – Користе механичку енергију за стварање електричног напона, са потенцијалом за примену у обновљивим изворима енергије.
Системи за сепарацију материјала – У рециклажи и рударству, материјали се раздвајају на основу различитих трибоелектричних својстава.
Електростатички филтери – Уређаји за уклањање честица прашине из ваздуха, који користе електростатичко наелектрисање за привлачење загађивача.

Референце

^ ^а ^б ^в ^г Lowell, J.; Rose-Innes, A.C. (1980-12). „Contact electrification”. Advances in Physics (на језику: енглески). 29 (6): 947—1023. ISSN 0001-8732. doi:10.1080/00018738000101466. Проверите вредност парамет(а)ра за датум: |date= (помоћ)
^ Becker, T; Völke, G; Steinpilz, T; Onyeagusi, F C; Teiser, J; Wurm, G (2024-08-07). „Tribocharged solids in protoplanetary discs: internal and external discharge time-scales”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (на језику: енглески). 533 (1): 413—422. ISSN 0035-8711. doi:10.1093/mnras/stae1812.
^ ^а ^б Benjamin, Park; Benjamin, Park (1898). A history of electricity (the intellectual rise in electricity) from antiquity to the days of Benjamin Franklin. New York: J. Wiley.
^ ^а ^б Castle, G.S.P. (1997-06). „Contact charging between insulators”. Journal of Electrostatics (на језику: енглески). 40-41: 13—20. doi:10.1016/S0304-3886(97)00009-0. Проверите вредност парамет(а)ра за датум: |date= (помоћ)