Talvez a conheça como o crepitar e o soprar do seu cabelo quando o escova ou a força que cola uma balão ao teto depois de o esfregar na cabeça. Há séculos que os cientistas tentam descobrir o que cria a eletricidade estática.
Segundo o Science Alert, foi em 600 a.C. que o filósofo grego Tales de Mileto reparou que quando esfregava o pelo no âmbar, este atraia pó. Desde então, esta pequena carga gerada passou a ser conhecida como eletricidade estática.
Agora há uma resposta para este fenómeno. O início e o fim do movimento de deslizamento, que produz a eletricidade estática, experimentam forças diferentes, resultando num diferencial de carga entre a parte da frente e a parte de trás que dá origem ao crepitar da eletricidade estática.
“Pela primeira vez, conseguimos explicar um mistério que antes ninguém conseguia explicar: porque é que a fricção é importante“, afirma Laurence Marks, cientista de materiais da Universidade Northwestern, nos EUA.
“As pessoas tentaram, mas não conseguiram explicar os resultados experimentais sem fazer suposições que não eram justificadas ou justificáveis. Agora podemos, e a resposta é surpreendentemente simples. O simples facto de haver deformações diferentes — e, portanto, cargas diferentes — na parte da frente e na parte de trás de algo que está a deslizar conduz à corrente”.
A eletricidade estática é extremamente comum e sabemos muito bem quais são as condições que tornam mais provável a sua ocorrência. Quando é gerada como resultado da fricção de dois materiais, é conhecida como triboeletricidade e a transferência de carga entre as duas superfícies é o efeito triboelétrico.
O efeito triboelétrico em si tem sido um pouco mais difícil de determinar. A única coisa que sabíamos com certeza era que esfregar dois materiais juntos produzia triboeletricidade.
Então, em 2019, Marks e os seus colegas da altura fizeram uma descoberta: descobriram que esfregar dois materiais juntos deforma as saliências microscópicas nas superfícies desses materiais. As deformações na textura da superfície criam tensão.
Num novo estudo publicado no Nano Letters, Marks e o primeiro autor, Karl Olson, da Universidade Northwestern, completaram o resto do puzzle.
“Em 2019, tínhamos a semente do que estava a acontecer. No entanto, como todas as sementes, ela precisava de tempo para crescer”, disse Marks. “Agora, ela floresceu. Desenvolvemos um novo modelo que calcular a corrente elétrica. Os valores da corrente para uma série de casos diferentes estavam em boa concordância com os resultados experimentais”.
Os cálculos e a experimentação mostram que o conceito que está no centro da fricção é crucial para a geração de eletricidade estática. Chama-se cisalhamento elástico, a capacidade de um material suportar a tensão do deslizamento.
Quando se friccionam dois materiais, estes resistem ao movimento, gerando fricção. É por isso que, mesmo quando deslizamos sobre um chão polido com as nossas meias, acabamos por parar.
Quando superfícies isolantes se friccionam, as tensões elásticas na parte da frente do corpo são diferentes das tensões na parte de trás. Assim, as cargas e a polarização na parte da frente e na parte de trás do material também são diferentes, resultando no desenvolvimento de uma corrente entre as duas cargas diferentes.
O modelo não explica todos os aspetos da triboeletricidade, mas parece resolver a parte principal do problema. Análises e experiências mais aprofundadas ajudarão os cientistas a descobrir os pormenores, esperando-se que conduzam não só a uma compreensão da triboeletricidade, mas também a uma forma de a controlar.
Há muitas boas razões para se querer compreender a eletricidade estática. A sua acumulação pode criar problemas no fabrico e nas turbinas eólicas. As faíscas da eletricidade estática podem provocar incêndios. E a eletricidade estática pode ser parcialmente responsável por toda a nossa existência — pensa-se que as forças eletrostáticas são a cola que uniu os primeiros grãos de poeira a partir dos quais o nosso planeta cresceu, há milhares de milhões de anos.
“A eletricidade estática afeta a vida de formas simples e profundas“, afirma Marks. “É espantoso como as nossas vidas são tocadas pela eletricidade estática e como grande parte do Universo depende dela“.
