
【化】 electrification by friction
摩擦起電(Triboelectricity)是指兩種不同材料通過物理接觸和分離後産生電荷轉移的現象。該術語源自希臘語"tribo"(摩擦)和"electricity"(電),在漢英詞典中通常對應"triboelectrification"或"frictional electrification"的英文釋義。
從物理學角度分析,該現象遵循摩擦序列定律:當兩種材料在摩擦序列表中相距越遠,接觸後産生的電荷量越大。常見材料排序為:
$$ begin{aligned} &+ text{(正電端)} &text{人發 → 尼龍 → 羊毛 → 玻璃 → 聚酯 → 聚乙烯 → 聚四氟乙烯} &- text{(負電端)} end{aligned} $$
典型實例包括梳子摩擦頭發後吸引紙屑(可轉移約$10^{-8}$至$10^{-6}$庫侖電荷),以及冬季脫毛衣産生的靜電火花(電壓可達數千伏特)。現代工業中,該原理被應用于靜電除塵器和納米發電機研發,《自然》期刊2020年研究顯示,摩擦納米發電機能量轉換效率可達50-85%。
參考資料:
摩擦起電是物理學中常見的靜電現象,指兩種不同材料通過摩擦使電子發生轉移,導緻物體帶電的過程。以下是詳細解釋:
物質由原子組成,原子中心的原子核(帶正電)與外層電子(帶負電)構成。不同材料的原子對電子的束縛能力不同。當兩種物質摩擦時,束縛力較弱一方的電子會被剝離,轉移到另一種材料上。例如:
通過以上過程,摩擦起電揭示了靜電現象的本質,并在科技與生活中廣泛應用。
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