כאשר קרח מכופף הוא יכול לייצר אנרגיה חשמלית אדירה.

מחקר פורץ דרך שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature Physics חשף סוד מפתיע לגבי קרח: כאשר הוא כפוף, קרח רגיל יכול לייצר מטען חשמלי.

תגלית זו לא רק שופכת אור על מנגנון היווצרות הברקים, אלא גם פותחת פוטנציאל לפיתוח טכנולוגיות חדשות מבוססות קרח בסביבות הקיצוניות ביותר.

מדענים מהמכון הקטלאני לננו-מדע וטכנולוגיה (ICN2), אוניברסיטת שיאן ג'יאוטונג ואוניברסיטת סטוני ברוק הוכיחו כי לסרט יש תכונות פלקסו-אלקטריות.

משמעות הדבר היא שקרח יכול לייצר מטען חשמלי תחת עומס מכני לא אחיד, כגון כיפוף או פיתול. תכונה זו, אשר התעלמה ממנה בעבר, עשויה להיות המפתח להבנת אופן היווצרות הברקים ולעורר יישומים טכנולוגיים פורצי דרך.

Khi băng bị uốn cong có thể tạo ra năng lượng điện đáng kinh ngạc - 1 — מדענים יודעים שקרח יכול לייצר חשמל אך אינם בטוחים לגבי המנגנון המדויק (צילום: המכון הקטלני לננוטכנולוגיה).

בעוד שפיאזואלקטריות דורשת חומר בעל מבנה גבישי מיוחד כדי לייצר מטען חשמלי כאשר הוא דחוס באופן אחיד (כגון קוורץ), סרט קונבנציונלי (סרט Ih) אינו ניחן בתכונה זו.

עם זאת, האפקט הפלקסואלקטרי פועל על פי עיקרון שונה. כאשר חומר כפוף, המאמץ כבר אינו אחיד; צד אחד נמצא בלחץ והצד השני נמצא במתיחה.

גרדיאנט מאמץ לא אחיד זה יכול לקטב את החומר באמצעות תופעה פלקסואלקטרית. חשוב לציין, אפקט זה אינו דורש סידור אטומי מסודר ויכול להתרחש בכל חומר, כולל קרח.

כדי לבדוק זאת, הצוות ייצר "קבלי קרח" - יריעות דקות של קרח טהור המותקנות בין אלקטרודות מתכת ומכופפות באמצעות מכשיר מכני.

התוצאות הראו כי מטען חשמלי מדיד הופיע בכל הטמפרטורות שנבדקו, מ-130°C- ועד לנקודת ההיתוך של קרח. התגלית מספקת הסבר אפשרי לאחת התעלומות הגדולות ביותר של מזג האוויר: היווצרות ברקים בעננים.

מדענים יודעים זה מכבר כי המטענים החשמליים בעננים נובעים מהתנגשויות בין גבישי קרח לבין ברד רך (גראופל). כאשר חלקיקים אלה מתנגשים, הם מתכופפים ומתעוותים.

גרדיאנט המאמץ שנוצר יכול לגרום לקיטוב פלקסואלקטרי, ליצירת שדה חשמלי ולמשיכת מטענים לאתר ההתנגשות. כאשר החלקיקים נפרדים, אחד שומר על יותר אלקטרונים והשני פחות, וכתוצאה מכך נוצרת הפרדת מטען ויצירת השדה החשמלי העצום הנדרש לברק.

בנוסף לשפיכת אור על תופעות טבע, ממצאים אלה פותחים אפשרויות מדהימות בתחום הטכנולוגיה. עוצמת האפקט הפלקסואלקטרי של הסרט דומה לזה של טיטניום דיאוקסיד וסטרונציום טיטנאט - שני חומרים קרמיים הנמצאים בשימוש נרחב בקבלים וחיישנים.

זה פותח את האפשרות להשתמש בקרח עצמו כרכיב פעיל במכשירים אלקטרוניים זמניים ובעלות נמוכה, שנועדו לפעול בסביבות קשות כמו אזורים קוטביים או בגובה רב.

"תגלית זו עשויה לסלול את הדרך לפיתוח מכשירים אלקטרוניים חדשים המשתמשים בקרח כחומר פעיל, אשר ניתן לייצר ישירות בסביבות קרות", אמר פרופסור גוסטאו קטלן, ראש קבוצת הננופיזיקה של תחמוצות ב-ICN2 מ-ICREA.

האם חיישנים המוטמעים בקרחונים או משטחים לקצירת אנרגיה על לוויינים קפואים יכולים להפוך למציאות? זוהי שאלה מבטיחה לעתיד.

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