Finalmente uma explicação para a eletricidade estática?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/09/2019

O novo modelo explica a eletricidade estática pelas saliências em nanoescala dos materiais.
[Imagem: Mizzi et al. - 10.1103/PhysRevLett.123.116103]

Teoria da eletricidade estática

A maioria das pessoas já experimentou o efeito arrepiante dos cabelos ao esfregar um balão na cabeça, ou as sutis faíscas causadas ao arrastar os pés com meias pelo tapete.

Por isso, também a maioria se espanta ao saber que a eletricidade estática é um dos maiores mistérios da ciência até hoje - desde que Tales de Mileto observou o fenômeno por volta do ano 600 a.c.

Agora, um trio de físicos da Universidade Northwestern, nos EUA, desenvolveu um novo modelo que mostra que esfregar dois objetos produz eletricidade estática - ou triboeletricidade - pelo dobramento das saliências em escala molecular na superfície dos materiais.

Esse novo entendimento pode ter implicações importantes para as aplicações eletrostáticas já existentes, como colheita de energia por meio de nanogeradores, além de evitar perigos em potencial, como incêndios iniciados por faíscas de eletricidade estática.

Triboeletricidade e flexoeletricidade

Em nanoescala, todos os materiais têm superfícies rugosas, com inúmeras saliências minúsculas. Quando dois materiais entram em contato e se atritam, essas saliências se dobram e se deformam.

Christopher Mizzi e seus colegas constataram que essas deformações dão origem a tensões que, em última instância, acabam produzindo cargas estáticas. Esse fenômeno é chamado de "efeito flexoelétrico", que ocorre quando a separação de carga em um isolante surge de deformações, como flexões.

Os geradores que capturam eletricidade estática estão entre os principais elementos da chamada colheita de energia.
[Imagem: Zhu et al./Nano Letters]

Usando um modelo simples, a equipe mostrou que as tensões decorrentes das saliências dobradas durante a fricção são realmente grandes o suficiente para gerar eletricidade estática. Isso pode explicar uma série de observações experimentais, como por que as cargas são produzidas mesmo quando duas peças do mesmo material são esfregadas, e prevê cargas medidas experimentalmente com precisão notável.

"Nossa descoberta sugere que triboeletricidade, flexoeletricidade e atrito estão indissociavelmente ligados," disse o professor Laurence Marks. "Isso fornece muitas informações sobre como ajustar o desempenho triboelétrico para as aplicações atuais e a expansão da funcionalidade para novas tecnologias".

Agora é esperar que outras equipes validem o modelo teórico e confirmem que ele pode realmente explicar dados experimentais e prever comportamentos ainda não medidos. E explicar porque nem todos os materiais produzem eletricidade estática ao serem esfregados.

Bibliografia:

Artigo: Does Flexoelectricity Drive Triboelectricity?
Autores: Christopher A. Mizzi, Alex Y. W. Lin, Laurence D. Marks
Revista: Physical Review Letters
Vol.: 123, 116103
DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.116103
Link: https://arxiv.org/abs/1904.10383