La sensación de acariciar un gato con una suave y agradable fricción es agradable, pero puede pasar que, de repente, haya una pequeña chispa que genere un leve susto. Se trata de la temida descarga de electricidad estática y, aunque puede parecer una simple curiosidad cotidiana, la ciencia detrás de este fenómeno intrigó siempre a los investigadores.
Desde la época de los filósofos griegos hasta la actualidad, no había una explicación acerca del misterio de por qué la fricción entre dos objetos genera electricidad, pero ahora un equipo de científicos de la Universidad Northwestern descubrió qué hay detrás de ese pequeño “chispazo” que sentimos al rozar ciertos objetos.
Los avances en la comprensión de este fenómeno se limitaron al conocimiento de que el roce induce una carga estática en todos los aislantes, no solo en la piel, pero los científicos no pudieron determinar con exactitud los mecanismos detrás de la llamada electricidad estática. A diferencia de la corriente eléctrica, que fluye a través de una línea conductora, la electricidad estática permanece fija, un efecto que se produce debido a que este tipo de electricidad se acumula en materiales que no son buenos conductores, como el caucho o el plástico.
Para el estudio, el equipo de investigación observó otro fenómeno eléctrico llamado flexoelectricidad –la aparición espontánea de campos eléctricos durante la flexión continua, pero inconsistente a escala nanométrica– y se preguntaron si podría explicar cómo la fricción genera electricidad estática.
Qué ocurre cuando se produce una fricción
Cuando se produce fricción entre dos superficies, la electricidad estática aparece y este fenómeno fue un enigma para los científicos desde el año 600 a.C., cuando el filósofo griego Tales de Mileto observó que, al frotar ámbar con piel de animal, el ámbar comenzaba a atraer pequeñas partículas de polvo.
El equipo de investigadores de Northwestern liderado por el profesor Laurence Marks, consiguió develar lo que realmente ocurre a nivel microscópico durante el proceso de generación de electricidad estática y en una reciente publicación Marks y su equipo presentaron un modelo que por primera vez explica de forma detallada cómo las fuerzas que actúan en los extremos opuestos de un objeto en movimiento pueden generar diferentes cargas eléctricas.
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Según los investigadores, cuando dos materiales se deslizan uno sobre otro, las diferencias en las fuerzas de fricción en la parte delantera y trasera del material crean distintas deformaciones, lo que provoca la acumulación de cargas eléctricas opuestas.
Cómo sigue la investigación
Con la reciente investigación de Marks y su equipo, los científicos estudiarían cómo aprovechar la electricidad estática para aplicaciones tecnológicas. Los nanogeneradores triboeléctricos, dispositivos que convierten la energía mecánica en electricidad a través de la fricción, son un área de investigación que se beneficiará de este nuevo conocimiento.
Estos generadores podrían aprovechar la energía de movimientos cotidianos, como caminar o incluso el latido del corazón, para generar electricidad que alimente pequeños dispositivos electrónicos, mientras que, aunque estos sistemas aún están en sus primeras etapas de desarrollo, el conocimiento avanzado de los mecanismos detrás de la electricidad estática podría acelerar su implementación en la vida diaria.
