Wanneer ijs gebogen wordt, kan het een ongelooflijke hoeveelheid elektrische energie genereren.

Een baanbrekend onderzoek dat onlangs in het tijdschrift Nature Physics is gepubliceerd, heeft een verrassend geheim over ijs onthuld: wanneer gewoon ijs wordt gebogen, kan het een elektrische lading genereren.

Deze ontdekking werpt niet alleen licht op het mechanisme achter het ontstaan van bliksem, maar opent ook de mogelijkheid om nieuwe, op ijs gebaseerde technologieën te ontwikkelen voor gebruik in de meest extreme omgevingen.

Wetenschappers van het Catalaanse Instituut voor Nanowetenschappen en Technologie (ICN2), de Xi'an Jiaotong Universiteit en de Stony Brook Universiteit hebben aangetoond dat de tape flexo-elektrische eigenschappen bezit.

Dit betekent dat ijs een elektrische lading kan genereren onder ongelijkmatige mechanische belasting, zoals buigen of draaien. Deze tot nu toe over het hoofd geziene eigenschap zou cruciaal kunnen zijn voor het begrijpen van hoe bliksem ontstaat en baanbrekende technologische toepassingen kunnen inspireren.

Khi băng bị uốn cong có thể tạo ra năng lượng điện đáng kinh ngạc - 1 — Wetenschappers weten dat ijs elektriciteit kan opwekken, maar weten niet precies hoe dat gebeurt (Foto: Institut Català de Nanociència i Nanotechnologia).

Terwijl piëzo-elektriciteit een materiaal met een speciale kristalstructuur vereist om bij gelijkmatige samendrukking een elektrische lading te genereren (zoals kwarts), heeft conventionele tape (Ih-tape) deze eigenschap niet.

Het flexo-elektrische effect werkt echter volgens een ander principe. Wanneer een materiaal wordt gebogen, is de spanning niet langer gelijkmatig; de ene kant staat onder druk en de andere kant onder trek.

Deze niet-uniforme spanningsgradiënt kan het materiaal polariseren via een flexo-elektrisch fenomeen. Belangrijk is dat dit effect geen nette atomaire ordening vereist en in elk materiaal kan optreden, inclusief ijs.

Om dit te testen, maakte het team ‘ijscondensatoren’ – dunne lagen van puur ijs, ingeklemd tussen metalen elektroden en gebogen met behulp van een mechanisch apparaat.

De resultaten toonden aan dat er meetbare elektrische lading optrad bij alle geteste temperaturen, van -130 °C tot het smeltpunt van ijs. De ontdekking biedt een mogelijke verklaring voor een van de grootste mysteries van het weer: het ontstaan van bliksem in wolken.

Wetenschappers weten al lang dat de elektrische ladingen in wolken ontstaan door botsingen tussen ijskristallen en zachte hagelstenen (graupel). Wanneer deze deeltjes botsen, buigen en vervormen ze.

De resulterende spanningsgradiënt kan flexo-elektrische polarisatie veroorzaken, waardoor een elektrisch veld ontstaat en ladingen naar de botsingslocatie worden aangetrokken. Naarmate de deeltjes zich van elkaar losmaken, behoudt het ene meer elektronen en het andere minder, wat resulteert in ladingsscheiding en het enorme elektrische veld dat nodig is voor bliksem.

Deze bevindingen werpen niet alleen licht op natuurlijke fenomenen, maar openen ook ongelooflijke technologische mogelijkheden. De sterkte van het flexo-elektrische effect van de tape is vergelijkbaar met die van titaniumdioxide en strontiumtitanaat – twee keramische materialen die veel worden gebruikt in condensatoren en sensoren.

Dit biedt de mogelijkheid om het ijs zelf te gebruiken als een actief onderdeel in goedkope, tijdelijke elektronische apparaten die ontworpen zijn voor gebruik in zware omstandigheden, zoals in poolgebieden of op grote hoogte.

"Deze ontdekking zou de weg kunnen vrijmaken voor de ontwikkeling van nieuwe elektronische apparaten die ijs als actief materiaal gebruiken, die direct in koude omgevingen kunnen worden vervaardigd", aldus ICREA-professor Gustau Catalán, hoofd van de Oxide Nanophysics-groep bij ICN2.

Zouden sensoren in gletsjers of energieopwekkende oppervlakken op bevroren satellieten werkelijkheid kunnen worden? Dit is een veelbelovende vraag voor de toekomst.

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