Wer hat noch nie gelacht, einen Luftballon an seinem Pullover gerieben und ihn nah an die Haare seines Nachbarn gehalten, um zu sehen, wie er „wegfliegt“? Nach mehr als 2.000 Jahren des Mysteriums hat die Wissenschaft endlich die Geheimnisse gelüftetStrom statisch. Der Reibung wäre der Kern des Phänomens, aber wie genau funktioniert es?
Die ersten, die sich für dieses Phänomen interessierten, waren die alten Griechen, die beobachteten, wie Bernstein durch Reibung Objekte anzog. Allerdings gab es bis vor Kurzem keine fundierte Theorie, die diese sehr bekannte Elektrizität genau erklären konnte.
Bemerkenswerte Fortschritte gab es im 18. Jahrhundert mit Benjamin Franklin. Er führte die Begriffe positive und negative Ladung ein, doch seine Theorien zu elektrischen Flüssigkeiten erwiesen sich als unvollkommen. Der Arbeit des Teams von Professor Laurence Marks von der Northwestern University ist es zu verdanken, dass der Schlüssel zum Geheimnis gefunden werden konnte. Sie modellierten statische Elektrizität auf Nanometerebene und hoben hervor Licht die Bedeutung der Reibung. Forscher haben herausgefunden, dass es beim Reiben eines Gegenstandes zu Verformungen auf der Vorder- und Rückseite kommt. Durch diese Verformungen bewegen sich elektrische Ladungen und es entsteht ein Strom. Dies erklärt das Auftreten statischer Elektrizität. Das von Laurence Marks entwickelte Modell basiert auf dem Konzept der „elastischen Scherung“, also der Fähigkeit eines Materials, Reibung zu widerstehen.
Sie können diesen Widerstand in Ihrem täglichen Leben beobachten: Versuchen Sie, Ihr Glas auf Ihrem Tisch zu schieben, oder versuchen Sie, mit Ihren Socken auf einem glatten Boden zu rutschen: Sie werden zwar zunächst ein gewisses Gleiten bemerken, aber das wird schnell aufhören, weil das Material (der Tisch bzw Ihr Boden) wird einen Widerstand ausüben. Genau dieser Gleitwiderstand zwingt die elektrischen Ladungen dazu, sich neu zu verteilen und so den bei der Reibung beobachteten elektrischen Strom zu erzeugen.
In Nano-BuchstabenIm Detail beschreiben die Forscher, wie diese asymmetrischen Ladungen durch andere freie Ladungen kompensiert werden und so zur Bildung eines elektrischen Stroms führen. Die Auswirkungen dieser Entdeckung gehen weit über unsere alltäglichen Erfahrungen mit statischer Elektrizität hinaus. Aufgrund dieses bisher wenig verstandenen Phänomens kann es beispielsweise in Industriebetrieben zu Explosionen kommen.
Eine bessere Kontrolle dieses Phänomens könnte den Weg für eine Vielzahl praktischer Anwendungen ebnen. In der Lebensmittelindustrie beispielsweise wird statische Elektrizität bereits genutzt, um das Mahlen von Kaffeebohnen zu verbessern, sie könnte aber auch die Produktion von pharmazeutischen Pulvern optimieren. Im Weltraum könnte es die Anordnung von Partikeln für die Herstellung von Materialien erleichtern oder sogar zum Sammeln von kosmischem Staub im Raum genutzt werdenErforschung räumlich.
Warum kommt statische Elektrizität in unserem täglichen Leben so häufig vor?
Statische Elektrizität tritt häufig in alltäglichen Situationen auf, beispielsweise beim Gehen auf einem Teppich oder beim Anziehen eines Wollpullovers. Dies liegt an der Leichtigkeit, mit der bestimmte Materialien wie Kunststoffe oder Stoffe Ladungen ansammeln.
Im Alltag kann dieses Phänomen zu geringfügigen elektrischen Entladungen führen, es findet aber auch industrielle Anwendungen, beispielsweise zur Partikelkontrolle oder zum elektrostatischen Drucken.
