La mayoría de las personas han sentido ese escozor al agarrar el pomo de una puerta después de caminar sobre una alfombra o al ver cómo un globo se pega a una superficie difusa después de unos momentos de frotar vigorosamente.

Si bien los efectos de la electricidad estática han fascinado a los observadores y científicos casuales durante milenios, Ciertos aspectos de cómo se genera y almacena la electricidad en las superficies siguen siendo un misterio.

Ahora, Los investigadores han descubierto más detalles sobre la forma en que ciertos materiales mantienen una carga incluso después de que dos superficies se separan, información que podría ayudar a mejorar los dispositivos que aprovechan dicha energía como fuente de energía.

"Sabemos que la energía generada en la electrificación por contacto es retenida fácilmente por el material como cargas electrostáticas durante horas a temperatura ambiente, "dijo Zhong Lin Wang, Profesor de Regents en la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Instituto de Tecnología de Georgia. "Nuestra investigación mostró que existe una barrera potencial en la superficie que evita que las cargas generadas fluyan de regreso al sólido de donde provenían o que escapen de la superficie después del contacto".

En su investigación, que se informó en marzo en el Materiales avanzados , los investigadores encontraron que la transferencia de electrones es el proceso dominante para la electrificación por contacto entre dos sólidos inorgánicos y explica algunas de las características ya observadas sobre la electricidad estática.

"Ha habido cierto debate en torno a la electrificación por contacto, a saber, si la transferencia de carga se produce a través de electrones o iones y por qué las cargas se mantienen en la superficie sin una disipación rápida, "Dijo Wang.

Han pasado ocho años desde que el equipo de Wang publicó por primera vez una investigación sobre nanogeneradores triboeléctricos, que emplean materiales que crean una carga eléctrica cuando están en movimiento y podrían diseñarse para recolectar energía de una variedad de fuentes como el viento, corrientes oceánicas o vibraciones sonoras.

"Anteriormente, solo usábamos prueba y error para maximizar este efecto, ", Dijo Wang." Pero con esta nueva información, podemos diseñar materiales que tengan un mejor rendimiento para la conversión de energía ".

Los investigadores desarrollaron un método que utiliza un nanogenerador triboeléctrico a nanoescala, compuesto por capas de titanio y óxido de aluminio o de titanio y dióxido de silicona, para ayudar a cuantificar la cantidad de carga que se acumula en las superficies durante los momentos de fricción.

El método fue capaz de rastrear las cargas acumuladas en tiempo real y funcionó en un amplio rango de temperaturas, incluidos los muy altos. Los datos del estudio indicaron que las características del efecto triboeléctrico, a saber, cómo fluían los electrones a través de las barreras, eran consistentes con la teoría de la emisión termoiónica de electrones.

Al diseñar nanogeneradores triboeléctricos que pudieran resistir pruebas a altas temperaturas, los investigadores también encontraron que la temperatura jugó un papel importante en el efecto triboeléctrico.

"Nunca nos dimos cuenta de que era un fenómeno dependiente de la temperatura, ", Dijo Wang." Pero descubrimos que cuando la temperatura alcanza los 300 grados Celsius, la transferencia triboeléctrica casi desaparece ".

Los investigadores probaron la capacidad de las superficies para mantener una carga a temperaturas que oscilan entre los 80 grados Celsius y los 300 grados Celsius. Según sus datos, los investigadores propusieron un mecanismo para explicar el proceso físico en el efecto de triboelectrificación.

"A medida que aumenta la temperatura, las fluctuaciones de energía de los electrones se hacen cada vez más grandes, "escribieron los investigadores". es más fácil para los electrones salir del pozo de potencial, y vuelven al material de donde vinieron o emiten al aire ".