Apabila ais dibengkokkan ia boleh menjana tenaga elektrik yang luar biasa.

(Dan Tri) - Penemuan ini bukan sahaja membantu menyahkod salah satu misteri tertua tentang kilat tetapi juga membuka potensi untuk menggunakan teknologi elektronik dalam persekitaran paling sejuk di Bumi.

Satu kajian terobosan yang baru diterbitkan dalam jurnal Nature Physics telah mendedahkan rahsia yang mengejutkan tentang ais: apabila bengkok, ais biasa mempunyai keupayaan untuk menghasilkan cas elektrik.

Penemuan ini bukan sahaja memberi penerangan tentang mekanisme pembentukan kilat, tetapi juga membuka potensi untuk membangunkan teknologi berasaskan ais baharu dalam persekitaran yang paling ekstrem.

Para saintis dari Institut Nanosains dan Teknologi Catalan (ICN2), Universiti Xi'an Jiaotong dan Universiti Stony Brook telah menunjukkan bahawa pita itu mempunyai sifat fleksoelektrik.

Ini bermakna ais boleh menjana cas elektrik di bawah tekanan mekanikal yang tidak sekata, seperti lentur atau berpusing. Harta benda yang diabaikan sebelum ini boleh menjadi kunci untuk memahami cara kilat terbentuk dan memberi inspirasi kepada aplikasi teknologi yang inovatif.

Para saintis tahu bahawa ais boleh menjana elektrik tetapi tidak pasti mekanisme yang tepat (Foto: Institut Català de Nanociència i Nanotechnologia).

Walaupun piezoelektrik memerlukan bahan dengan struktur kristal khas untuk menghasilkan cas elektrik apabila dimampatkan secara seragam (seperti kuarza), pita konvensional (pita Ih) tidak mempunyai sifat ini.

Kesan flexoelektrik, bagaimanapun, beroperasi pada prinsip yang berbeza. Apabila bahan dibengkokkan, tegasan tidak lagi seragam; sebelah berada dalam mampatan dan sebelah lagi dalam ketegangan.

Kecerunan tegasan tidak seragam ini boleh mempolarisasi bahan melalui fenomena fleksoelektrik. Yang penting, kesan ini tidak memerlukan susunan atom yang kemas dan boleh berlaku dalam mana-mana bahan, termasuk ais.

Untuk mengujinya, pasukan itu mereka "kapasitor ais" - kepingan nipis ais tulen diapit di antara elektrod logam dan dibengkokkan menggunakan peranti mekanikal.

Keputusan menunjukkan bahawa cas elektrik yang boleh diukur muncul pada semua suhu yang diuji, dari -130°C hingga takat lebur ais. Penemuan ini memberikan penjelasan yang mungkin untuk salah satu misteri terbesar cuaca: pembentukan kilat di awan.

Para saintis telah lama mengetahui bahawa cas elektrik dalam awan berasal dari perlanggaran antara kristal ais dan batu es lembut (graupel). Apabila zarah ini berlanggar, ia bengkok dan berubah bentuk.

Kecerunan tegasan yang terhasil boleh mencetuskan polarisasi flexoelektrik, mewujudkan medan elektrik dan menarik cas ke tapak perlanggaran. Apabila zarah berpisah, satu mengekalkan lebih banyak elektron dan satu lagi kurang, mengakibatkan pemisahan cas dan penciptaan medan elektrik yang sangat besar yang diperlukan untuk kilat.

Di samping memberi penerangan tentang fenomena semula jadi, penemuan ini membuka kemungkinan luar biasa dalam bidang teknologi. Kekuatan kesan fleksoelektrik pita adalah setanding dengan titanium dioksida dan strontium titanate - dua bahan seramik yang digunakan secara meluas dalam kapasitor dan penderia.

Ini membuka kemungkinan menggunakan ais itu sendiri sebagai komponen aktif dalam peranti elektronik sementara kos rendah yang direka untuk beroperasi dalam persekitaran yang keras seperti kawasan kutub atau altitud tinggi.

"Penemuan ini boleh membuka jalan kepada pembangunan peranti elektronik baharu menggunakan ais sebagai bahan aktif, yang boleh dibuat secara langsung dalam persekitaran sejuk," kata Profesor ICREA Gustau Catalán, ketua kumpulan Nanofizik Oksida di ICN2.

Bolehkah sensor yang tertanam dalam glasier atau permukaan penuaian tenaga pada satelit beku menjadi kenyataan? Ini adalah soalan yang menjanjikan untuk masa depan.

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