งานวิจัยใหม่พบกลไก ทำไมลูบแมวแล้วเกิดไฟฟ้าสถิตย์ โดยเกี่ยวข้องกับแนวคิด ‘Elastic Shear’

ทุกคนที่เคยเลี้ยงแมว น่าจะรู้ว่าการเอาผิวหนังของทาสอย่างพวกเราไปถูกับขนของท่านนั้นสามารถสร้างไฟฟ้าสถิตย์ได้ ซึ่งในแง่มุมของวิทยาศาสตร์ ตลอดเวลาที่ผ่านมามนุษย์ค้นพบกลไกของไฟฟ้าสถิตย์แล้ว แต่ “การถูที่นำไปสู่ไฟฟ้าสถิตย์” นั่นเอง ที่ปัจจุบันก็ยังคงเป็นคำถาม


แต่ดูเหมือนคำถามที่ว่า จะได้รับการเฉลยแล้ว


เพราะล่าสุดนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์นได้ค้นพบกลไกที่อยู่เบื้องหลังการเกิดไฟฟ้าสถิตย์ในการศึกษาล่าสุด โดยพวกเขาได้เสนอว่าเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ ฝั่งหน้ากับหลังของวัตถุจะพบกับแรงที่แตกต่างกัน ซึ่งทำให้เกิดการสะสมประจุไฟฟ้าต่างกันที่ด้านหน้ากับด้านหลังของวัตถุ นี่เองคือที่มาของกระแสไฟฟ้าที่ทำให้เรารู้สึก "ช็อต" เล็กน้อย


Laurence Marks ศาสตราจารย์เกษียณแห่งวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์แมคคอร์มิคของมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์นที่เป็นหัวหน้าทีมวิจัย กล่าวว่า "นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถอธิบายปัญหาที่ไม่มีใครอธิบายได้มาก่อน ว่าทำไมการถูถึงมีความสำคัญต่อไฟฟ้าสถิตย์ ซึ่งจริงอยู่ที่ตลอดเวลาที่ผ่านมามีหลายคนพยายามหาคำตอบ แต่พวกเขาก็ไม่สามารถอธิบายผลการทดลองได้โดยการพิสูจน์ได้ แต่ตอนนี้เราสามารถอธิบายได้ และคำตอบนั้นกลับง่ายมาก คือการมีการเปลี่ยนของด้านหน้าและด้านหลังที่แตกต่างกันจึงนำมาซึ่งกระแสไฟฟ้า"


โดยมาร์คส์และทีมเริ่มสำรวจปัญหานี้ตั้งแต่ปี 2019 โดยรายงานว่าการถูระหว่างวัสดุสองชนิดทำให้เกิด ‘การยุบตัวเล็ก ๆ’ บนพื้นผิวของวัสดุเหล่านั้น ซึ่งทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า กลไกที่เกี่ยวข้องนั้นเรียกว่า "การตัดเฉือนแบบยืดหยุ่น" ซึ่งเป็นตัวแปรสำคัญในการนำเสนอใหม่นี้ โดยการตัดเฉือนแบบยืดหยุ่นจะเกิดขึ้นเมื่อวัสดุต่อต้านแรงที่ทำให้มันเคลื่อนที่ เช่น หากมีคนดันจานไปบนโต๊ะ จานนั้นจะต่อต้านการเคลื่อนที่ เมื่อหยุดดันมันก็จะหยุดเคลื่อนที่ ซึ่งแรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้นนี้เองที่ส่งผลให้ประจุไฟฟ้าย้ายที่ จนเกิดการยุบตัวเล็ก ๆ นั่นเอง


ผลการทดลองนี้มีประโยชน์อย่างไร? นักวิจัยได้อธิบายว่าถึงแม้ว่าไฟฟ้าสถิตย์จะทำให้เกิดเรื่องตลก เช่น ในกรณีของไฟฟ้าสถิตย์ที่เกิดจากการถูขนแมว แต่ไฟฟ้าสถิตย์เดียวกันนี้ก็สามารถก่อให้เกิดปัญหาร้ายแรงได้เช่น เช่น การเล่นกับแมวในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีสารเคมีไวต่อการติดไฟ เป็นต้น ดังนั้นองค์ความรู้ใหม่นี้ ทีมวิจัยจึงวางแผนจะนำไปศึกษาต่อไปในสถานการณ์อื่นในอนาคตด้วย