Når isen bøyer seg, kan den generere utrolig elektrisk energi.

(Dan Tri) – Denne oppdagelsen bidrar ikke bare til å avkode et av de eldste mysteriene om lyn, men åpner også for potensialet for å anvende elektronisk teknologi i de kaldeste miljøene på jorden.

En banebrytende studie som nettopp er publisert i tidsskriftet Nature Physics har avslørt en overraskende hemmelighet om is: når vanlig is bøyd er, har den evnen til å generere en elektrisk ladning.

Denne oppdagelsen kaster ikke bare lys over mekanismen bak lyndannelse, men åpner også for potensialet for å utvikle nye isbaserte teknologier i de mest ekstreme miljøene.

Forskere fra det katalanske instituttet for nanovitenskap og teknologi (ICN2), Xi'an Jiaotong-universitetet og Stony Brook-universitetet har vist at båndet har fleksoelektriske egenskaper.

Dette betyr at is kan generere en elektrisk ladning under ujevn mekanisk belastning, som bøying eller vridning. Denne tidligere oversette egenskapen kan være nøkkelen til å forstå hvordan lyn dannes og inspirere banebrytende teknologiske anvendelser.

Forskere vet at is kan generere elektrisitet, men er usikre på den nøyaktige mekanismen (Foto: Institut Català de Nanociència i Nanotechnologie).

Mens piezoelektrisitet krever et materiale med en spesiell krystallstruktur for å generere en elektrisk ladning når det komprimeres jevnt (som kvarts), har ikke konvensjonell tape (Ih-tape) denne egenskapen.

Den fleksoelektriske effekten fungerer imidlertid etter et annet prinsipp. Når et materiale bøyes, er ikke spenningen lenger jevn; den ene siden er i kompresjon og den andre siden er i strekk.

Denne ikke-uniforme spenningsgradienten kan polarisere materialet gjennom et fleksoelektrisk fenomen. Det er viktig å merke seg at denne effekten ikke krever en pen atomanordning og kan forekomme i ethvert materiale, inkludert is.

For å teste det, laget teamet «iskondensatorer» – tynne ark av ren is klemt mellom metallelektroder og bøyd ved hjelp av en mekanisk innretning.

Resultatene viste at målbar elektrisk ladning forekom ved alle temperaturer som ble testet, fra -130 °C til isens smeltepunkt. Oppdagelsen gir en mulig forklaring på et av værets største mysterier: dannelsen av lyn i skyer.

Forskere har lenge visst at de elektriske ladningene i skyer stammer fra kollisjoner mellom iskrystaller og myke haglkorn (graupel). Når disse partiklene kolliderer, bøyer de seg og deformeres.

Den resulterende spenningsgradienten kan utløse fleksoelektrisk polarisering, som skaper et elektrisk felt og tiltrekker ladninger til kollisjonsstedet. Etter hvert som partiklene separeres, beholder den ene flere elektroner og den andre færre, noe som resulterer i ladningsseparasjon og dannelsen av det enorme elektriske feltet som kreves for lynnedslag.

I tillegg til å kaste lys over naturfenomener, åpner disse funnene for utrolige muligheter innen teknologi. Styrken til båndets fleksoelektriske effekt er på nivå med styrken til titandioksid og strontiumtitanat – to keramiske materialer som er mye brukt i kondensatorer og sensorer.

Dette åpner opp muligheten for å bruke selve isen som en aktiv komponent i rimelige, midlertidige elektroniske enheter designet for å operere i tøffe miljøer som polare eller høytliggende områder.

«Denne oppdagelsen kan bane vei for utviklingen av nye elektroniske enheter som bruker is som aktivt materiale, og som kan produseres direkte i kalde omgivelser», sa ICREA-professor Gustau Catalán, leder for gruppen for oksid-nanofysikk ved ICN2.

Kan sensorer innebygd i isbreer eller energihøstende overflater på frosne satellitter bli en realitet? Dette er et lovende spørsmål for fremtiden.

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