Почему скотч так противно скрипит при отклеивании: ученые нашли объяснение

Вы наверняка слышали этот звук сотни раз — резкий, пронзительный визг, который издает клейкая лента, когда вы разматываете рулон. Кто-то морщится, кто-то просто терпит, но мало кто задумывается, откуда он берется. Оказывается, за этим раздражающим скрежетом стоит физика экстремальных явлений — сверхзвуковые трещины, микромолнии и электрические поля силой до миллиарда вольт на метр.

Ученые объяснили, почему скотч издает такой неприятный звук

Что происходит, когда вы отдираете скотч

На первый взгляд все просто: тянешь ленту — она отклеивается. Но если замедлить процесс и посмотреть на него в масштабе микрометров, картина оказывается куда драматичнее. Дело в том, что лента не отходит от поверхности плавно. Она движется рывками — ученые называют это механизмом «прилипание-скольжение» (stick-slip). Лента то застревает, то резко срывается — и так десятки раз в секунду.

Именно в моменты «скольжения» в клеевом слое возникают крошечные трещины. Они бегут поперек ленты — перпендикулярно направлению, в котором вы ее тянете. И бегут они, как выяснилось, быстрее скорости звука в воздухе. Проще говоря, это сверхзвуковые микроразрушения прямо у вас в руках.

Исследование, описывающее этот механизм, опубликовано в журнале Physical Review E. Его провела группа физиков под руководством Сигурдура Торроддсена из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии.

Почему скотч именно визжит, а не шуршит

Команда Торроддсена предположила, что визг рождается на кончиках трещин, которые несутся сквозь клеевой слой. Чтобы это проверить, ученые закрепили полоску скотча на толстой стеклянной пластине и резко ее дернули. Снизу, через стекло, высокоскоростная камера фиксировала, как именно формируются и бегут трещины.

Первый сюрприз: пока трещина бежит по ширине ленты, никаких ударных волн в воздухе не возникает. Но вот когда она достигает края — происходит резкий хлопок. И не один, а целая серия.

Обычный скотч в руках физика превращается в генератор сверхзвуковых трещин. Источник изображения: science.org

Механизм оказался элегантным и жестким одновременно. Трещина движется так быстро, что воздух не успевает заполнить образовавшуюся пустоту. Позади трещины остается зона пониженного давления — своеобразный микровакуум. Когда трещина добегает до края ленты, эти полости схлопываются, выбрасывая резкую звуковую волну. Чем быстрее трещина — тем больше пустота и тем громче хлопок.

Анастасия Крушинская, специалист по метаматериалам из Гронингенского университета, отметила, что исследование отлично вписывается в дух фундаментальной науки — стремление понять природу событий, которые происходят буквально у нас под руками.

Не забудьте подписаться на наши каналы в Дзен и Telegram

Микромолнии из рулона скотча

Но на визге история не заканчивается. Параллельно другая группа ученых обнаружила, что отклеивание скотча — это еще и электрическое шоу. Исследование, опубликованное в 2025 году в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, провели Сюйфэн Гао из Нанькайского университета (Тяньцзинь, Китай) и легендарный Ричард Зэйр из Стэнфордского университета.

Когда лента рывком отходит от рулона, на клейкой стороне накапливается положительный заряд, а на обратной — отрицательный. При этом электрическое поле в зазоре между расходящимися поверхностями достигает 10⁹ В/м — это миллиард вольт на метр. Для сравнения, такую напряженность поля крайне сложно получить даже в хорошо оснащенной лаборатории. А тут — обычный рулон за пятьдесят рублей.

Это поле настолько мощное, что ионизирует воздух в зазоре. По сути, между расходящимися слоями ленты проскакивают крошечные молнии — исследователи назвали их «микромолниями» (microlightning). Именно они вызывают характерное голубоватое свечение, которое можно увидеть, если разматывать скотч в темноте. Это явление — триболюминесценция, то есть излучение света при механическом воздействии.

От скотча до рентгена и зеленой химии

На самом деле ученые знали о свечении клейкой ленты еще с 1939 года. А в 2008 году физик Сет Путтерман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показал нечто совсем удивительное: если разматывать скотч в вакууме, он генерирует рентгеновское излучение с энергией до 100 кэВ. Это не шутка — обычный канцелярский скотч способен испускать рентгеновские лучи.

Но команда Гао и Зэйра пошла дальше. Они показали, что микромолнии при отклеивании скотча способны запускать реальные химические реакции. Когда ленту тянули со скоростью выше 0,3 м/с, электрическое поле в зазоре оказывалось достаточным, чтобы ионизировать воду и инициировать реакцию Меншуткина — классическую реакцию органической химии, которая используется в фармацевтическом производстве.

Линия синего света в месте отрыва клейкой ленты от рулона. Источник изображения: fiatphysica.com

Ричард Зэйр предполагает, что подобные микромолнии могут возникать и в природе — например, при подъеме пузырьков метана через воду в болотах. Это может объяснять загадочные болотные огни, которые люди наблюдали веками. Более того, такие электрические разряды на интерфейсах могли играть роль в пребиотической химии — формировании первых строительных блоков жизни на древней Земле.

Зачем вообще изучать звук скотча

Может показаться, что все это — чистая академическая забава. Но есть и практическая сторона. Для людей, которые работают на складах и в службах доставки, звук скотча — это не мелочь, а постоянный источник дискомфорта. Понимание механизма открывает путь к созданию «тихой» клейкой ленты — с модифицированным клеевым слоем, который рвется не так резко.

А открытие микромолний намекает на нечто большее. Если простое отклеивание ленты создает электрические поля в миллиард вольт на метр и запускает химические реакции, то трибозарядка может стать основой для энергоэффективной «зеленой» химии — без дорогостоящего оборудования и экстремальных условий.

Так что в следующий раз, когда рулон скотча издаст свой фирменный визг, знайте: вы только что стали свидетелем сверхзвуковых трещин, микромолний и электрических полей, которые не каждая лаборатория способна воспроизвести. Все это — в одном маленьком рулоне за копейки.