Amikor a jég meggörbül, hihetetlen mennyiségű elektromos energiát képes termelni.

(Dan Tri) - Ez a felfedezés nemcsak a villámlással kapcsolatos egyik legrégebbi rejtély megfejtésében segít, hanem megnyitja az utat az elektronikus technológia alkalmazásának előtt a Föld leghidegebb környezetében is.

Egy, a Nature Physics folyóiratban nemrég megjelent, úttörő tanulmány meglepő titkot tárt fel a jéggel kapcsolatban: hajlításkor a közönséges jég képes elektromos töltést generálni.

Ez a felfedezés nemcsak a villámok kialakulásának mechanizmusára derít fényt, hanem megnyitja a lehetőséget új, jégalapú technológiák fejlesztésére a legszélsőségesebb környezetekben is.

A Katalán Nanotudományi és Technológiai Intézet (ICN2), a Xi'an Jiaotong Egyetem és a Stony Brook Egyetem tudósai kimutatták, hogy a szalag flexoelektromos tulajdonságokkal rendelkezik.

Ez azt jelenti, hogy a jég egyenetlen mechanikai igénybevétel, például hajlítás vagy csavarás hatására elektromos töltést generálhat. Ez a korábban figyelmen kívül hagyott tulajdonság kulcsfontosságú lehet a villámok kialakulásának megértésében, és úttörő technológiai alkalmazásokat inspirálhat.

A tudósok tudják, hogy a jég képes elektromosságot termelni, de a pontos mechanizmust nem ismerik (Fotó: Institut Català de Nanociència i Nanotechnologia).

Míg a piezoelektromossághoz speciális kristályszerkezetű anyag szükséges ahhoz, hogy egyenletes összenyomás esetén elektromos töltés keletkezzen (például kvarc), a hagyományos szalag (Ih szalag) nem rendelkezik ezzel a tulajdonsággal.

A flexoelektromos hatás azonban más elven működik. Amikor egy anyagot hajlítanak, a feszültség már nem egyenletes; az egyik oldal nyomás, a másik pedig húzás alatt áll.

Ez az egyenetlen feszültséggradiens egy flexoelektromos jelenség révén polarizálhatja az anyagot. Fontos megjegyezni, hogy ez a hatás nem igényel tiszta atomelrendeződést, és bármilyen anyagban, beleértve a jeget is, előfordulhat.

A teszteléshez a csapat „jégkondenzátorokat” készített – vékony, tiszta jéglemezeket, amelyeket fémelektródák közé helyeztek, és mechanikus eszközzel hajlítottak meg.

Az eredmények azt mutatták, hogy mérhető elektromos töltés jelent meg minden vizsgált hőmérsékleten, -130°C-tól a jég olvadáspontjáig. A felfedezés lehetséges magyarázatot ad az időjárás egyik legnagyobb rejtélyére: a villámok kialakulására a felhőkben.

A tudósok régóta tudják, hogy a felhőkben lévő elektromos töltések jégkristályok és puha jégesőszemek (graupel) ütközéséből származnak. Amikor ezek a részecskék ütköznek, meghajlanak és deformálódnak.

A keletkező feszültséggradiens flexoelektromos polarizációt válthat ki, elektromos mezőt hozva létre és töltéseket vonzva az ütközés helyére. Ahogy a részecskék szétválnak, az egyik több elektront, a másik kevesebbet tart meg, ami töltésszétválást és a villámláshoz szükséges hatalmas elektromos mező létrejöttét eredményezi.

Amellett, hogy fényt derítenek a természeti jelenségekre, ezek a felfedezések hihetetlen lehetőségeket nyitnak meg a technológia területén. A szalag flexoelektromos hatásának ereje vetekszik a titán-dioxidéval és a stroncium-titanátéval – két olyan kerámia anyagéval, amelyeket széles körben használnak kondenzátorokban és érzékelőkben.

Ez megnyitja a lehetőséget arra, hogy magát a jeget aktív komponensként használják alacsony költségű, ideiglenes elektronikus eszközökben, amelyeket zord környezetben, például sarkvidéki vagy nagy magasságú régiókban való működésre terveztek.

„Ez a felfedezés utat nyithat új elektronikus eszközök fejlesztése előtt, amelyek jeget használnak aktív anyagként, és amelyek közvetlenül hideg környezetben is előállíthatók” – mondta Gustau Catalán professzor, az ICREA Oxid Nanofizikai csoportjának vezetője az ICN2-ben.

Vajon valósággá válhatnak a gleccserekbe vagy a fagyott műholdak energiagyűjtő felületeire ágyazott érzékelők? Ez egy ígéretes kérdés a jövőre nézve.

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