Když se led ohýbá, může generovat neuvěřitelnou elektrickou energii.

(Dan Tri) - Tento objev nejen pomáhá rozluštit jednu z nejstarších záhad blesků, ale také otevírá potenciál pro aplikaci elektronických technologií v nejchladnějších prostředích na Zemi.

Průlomová studie právě publikovaná v časopise Nature Physics odhalila překvapivé tajemství ledu: když se obyčejný led ohne, má schopnost generovat elektrický náboj.

Tento objev nejen osvětluje mechanismus vzniku blesků, ale také otevírá potenciál pro vývoj nových technologií založených na ledu v nejextrémnějších podmínkách.

Vědci z Katalánského institutu nanověd a technologií (ICN2), Univerzity Xi'an Jiaotong a Univerzity Stony Brook prokázali, že páska má flexoelektrické vlastnosti.

To znamená, že led může generovat elektrický náboj při nerovnoměrném mechanickém namáhání, jako je ohýbání nebo kroucení. Tato dříve přehlížená vlastnost by mohla být klíčem k pochopení vzniku blesků a inspirovat průlomové technologické aplikace.

Vědci vědí, že led může generovat elektřinu, ale nejsou si jisti přesným mechanismem (Foto: Institut Català de Nanociència i Nanotechnologia).

Zatímco piezoelektřina vyžaduje materiál se speciální krystalovou strukturou, který při rovnoměrném stlačení generuje elektrický náboj (například křemen), konvenční páska (Ih páska) tuto vlastnost nemá.

Flexoelektrický jev však funguje na jiném principu. Když se materiál ohýbá, napětí již není rovnoměrné; jedna strana je v tlaku a druhá v tahu.

Tento nerovnoměrný gradient napětí může polarizovat materiál prostřednictvím flexoelektrického jevu. Důležité je, že tento jev nevyžaduje úhledné uspořádání atomů a může se vyskytnout v jakémkoli materiálu, včetně ledu.

Pro otestování tým vyrobil „ledové kondenzátory“ – tenké vrstvy čistého ledu vložené mezi kovové elektrody a ohnuté pomocí mechanického zařízení.

Výsledky ukázaly, že měřitelný elektrický náboj se objevil při všech testovaných teplotách, od -130 °C až po bod tání ledu. Tento objev poskytuje možné vysvětlení jedné z největších záhad počasí: vzniku blesků v oblacích.

Vědci již dlouho vědí, že elektrické náboje v oblacích vznikají srážkami mezi ledovými krystalky a měkkými kroupami (graupelem). Když se tyto částice srazí, ohýbají se a deformují.

Výsledný gradient napětí může spustit flexoelektrickou polarizaci, čímž vznikne elektrické pole a náboje přitáhnou k místu srážky. Jak se částice oddělují, jedna si zachovává více elektronů a druhá méně, což vede k oddělení náboje a vzniku obrovského elektrického pole potřebného pro blesk.

Kromě osvětlování přírodních jevů otevírají tyto objevy neuvěřitelné možnosti v oblasti technologií. Síla flexoelektrického efektu pásky je srovnatelná s oxidem titaničitým a titaničitanem strontnatým – dvěma keramickými materiály široce používanými v kondenzátorech a senzorech.

To otevírá možnost využití samotného ledu jako aktivní součásti v levných, dočasných elektronických zařízeních určených pro provoz v náročných podmínkách, jako jsou polární nebo vysokohorské oblasti.

„Tento objev by mohl připravit cestu pro vývoj nových elektronických zařízení využívajících led jako aktivní materiál, které lze vyrábět přímo v chladném prostředí,“ řekl profesor Gustau Catalán z ICREA, vedoucí skupiny oxidové nanofyziky na ICN2.

Mohly by se senzory zabudované do ledovců nebo povrchy pro sběr energie na zamrzlých satelitech stát realitou? To je slibná otázka do budoucna.

Zdroj: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/khi-bang-bi-uon-cong-co-the-tao-ra-nang-luong-dien-dang-kinh-ngac-20250915023834600.htm