Triboelektrický jev

Materiály jsou často uváděny v pořadí polarity přenosu náboje, když přijdou do kontaktu s jiným objektem. Čím větší je vzdálenost dvou materiálů v řadě, tím větší náboj mezi sebou vytvoří. Pokud se dva materiály nachází blízko sebe, předají si jen malý nebo žádný náboj. U kovů se podle nejnovějších testů vyskytují jen malé nebo neměřitelné rozdíly v elektronové afinitě.

Ačkoli mluvíme o tření, stačí, aby oba materiály přišly do styku a přenesly elektrony. Po kontaktu vznikne kolem některých částí dvou povrchů chemická vazba (adheze) a náboj se přenáší z jednoho předmětu na druhý, za účelem vyrovnání elektrochemických potenciálů. To vytváří nerovnováhu celkového náboje mezi dvěma předměty. Když se oddělí, některé vazebné atomy mají tendenci držet elektrony navíc a jiné se naopak elektronů snaží zbavit, ačkoli nerovnováha bude částečně zrušena. Kromě toho mohou některé materiály mezi sebou vyměňovat ionty s odlišnou pohyblivostí nebo části větších molekul. Triboelektrický jev souvisí s třením jenom v souvislosti s adhezí. Nicméně třením dvou materiálů se účinek o hodně zvyšuje kvůli častému dotýkaní a oddělování těchto materiálů. U materiálů s členitým povrchem může vlivem tření docházet k zahřívání, které způsobí buď znásobení přenosu náboje, nebo převrácení existující polarity. Nanoefekty na povrchu nejsou doposud plně objasněny, ale mikroskopie atomárních sil vykazuje výrazný pokrok v této oblasti fyziky. Protože povrch materiálu je nyní elektricky nabit – buď kladně, nebo záporně – jakýkoli kontakt s nenabitým vodivým předmětem nebo s předmětem s výrazně odlišným nábojem může způsobit vyrovnání elektrického náboje - výboj. Osoba pohybující se po koberci může nashromáždit náboj mnoha tisíc voltů, dostatečný pro vznik výboje delšího než centimetr. Nízká relativní vlhkost vzduchu zvyšuje napětí, při kterém dochází ke vzniku výboje tím, že roste schopnost izolačního materiálu udržet náboj a vlivem klesající vodivostí vzduchu, která brání disipaci nashromážděného náboje. Prosté svlékání nylonového oblečení může vytvořit výboj. Při cestování autem může docházet k hromadění náboje na řidiči a pasažérech kvůli tření mezi jejich oděvy a potahy sedadel. Tento náboj se může vybít jiskrou mezi karoserií auta, tankovací pistolí, kliky atd. Přestože karoserie auta také shromažďuje statický náboj, (funguje jako Faradayova klec), může se vybít přes uhlík v pneumatikách. Když zůstane auto po zaparkování nabité, může přeskočit jiskra mezi pasažéry a karoserií ve chvíli, kdy se dotknou země. Tento druh výboje je většinou neškodný, protože energie výboje ((V² * C)/2) je velmi malá, za suchého počasí obvykle desetiny mikrojoulů a ve vlhkých podmínkách ještě mnohem méně. Nicméně tyto jiskry mohou vznítit hořlavé páry.

Letící letadlo vytváří statický náboj třením vzduchu o povrch letadla. Statický náboj může být vybit statickými vybíječi. NASA dodržuje takzvaný Triboelektrický zákon, podle kterého zruší start, pokud by startující stroj prolétal určitým typem oblačnosti. Průlet skrz výškovou oblačnost může vytvořit náboj, který ruší rádiovou komunikaci se strojem. To může bránit přenosu telemetrických údajů na zem, nebo pokud je to potřeba, vyslat signál ke stroji o zrušení letu.

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Triboelectric effect na anglické Wikipedii.