При сгибании льда может вырабатываться невероятная электрическая энергия.

(Дэн Три) - Это открытие не только помогает разгадать одну из древнейших тайн молний, ​​но и открывает возможности применения электронных технологий в самых холодных условиях на Земле.

Новаторское исследование, недавно опубликованное в журнале Nature Physics, раскрыло удивительную тайну льда: при сгибании обычный лед способен генерировать электрический заряд.

Это открытие не только проливает свет на механизм образования молний, ​​но и открывает потенциал для разработки новых технологий на основе льда в самых экстремальных условиях.

Ученые из Каталонского института нанонауки и технологий (ICN2), Сианьского университета Цзяотун и Университета Стоуни-Брук продемонстрировали, что лента обладает флексоэлектрическими свойствами.

Это означает, что лёд может генерировать электрический заряд под действием неравномерной механической нагрузки, например, изгиба или скручивания. Это ранее не учитываемое свойство может стать ключом к пониманию механизма образования молнии и вдохновить на создание инновационных технологических приложений.

Ученые знают, что лед может генерировать электричество, но не уверены в точном механизме этого процесса (Фото: Institut Català de Nanociència i Nanotechnologia).

В то время как пьезоэлектричество требует материала со специальной кристаллической структурой для генерации электрического заряда при равномерном сжатии (например, кварца), обычная лента (лента Ih) не обладает таким свойством.

Однако флексоэлектрический эффект работает по другому принципу. При изгибе материала напряжение в нём становится неравномерным: одна сторона испытывает сжатие, а другая — растяжение.

Этот неравномерный градиент напряжения может поляризовать материал посредством флексоэлектрического явления. Важно отметить, что этот эффект не требует точного расположения атомов и может возникать в любом материале, включая лёд.

Чтобы проверить это, команда изготовила «ледяные конденсаторы» — тонкие листы чистого льда, зажатые между металлическими электродами и согнутые с помощью механического устройства.

Результаты показали, что измеряемый электрический заряд появлялся при всех исследованных температурах, от -130°C до точки плавления льда. Это открытие даёт возможное объяснение одной из величайших загадок погоды: образованию молний в облаках.

Учёным давно известно, что электрические заряды в облаках возникают при столкновении кристаллов льда с мягкими градинами (крупой). При столкновении эти частицы изгибаются и деформируются.

Возникающий градиент напряжения может вызвать флексоэлектрическую поляризацию, создавая электрическое поле и притягивая заряды к месту столкновения. По мере разделения частиц одна удерживает больше электронов, а другая — меньше, что приводит к разделению зарядов и созданию огромного электрического поля, необходимого для возникновения молнии.

Эти результаты не только проливают свет на природные явления, но и открывают невероятные возможности в области технологий. Сила флексоэлектрического эффекта ленты сопоставима с таковой диоксида титана и титаната стронция — двух керамических материалов, широко используемых в конденсаторах и датчиках.

Это открывает возможность использования самого льда в качестве активного компонента в недорогих временных электронных устройствах, предназначенных для работы в суровых условиях, например, в полярных или высокогорных регионах.

«Это открытие может проложить путь к разработке новых электронных устройств, использующих лед в качестве активного материала, который можно изготавливать непосредственно в холодных условиях», — сказал профессор ICREA Густау Каталан, руководитель группы оксидной нанофизики в ICN2.

Могут ли датчики, встроенные в ледники или собирающие энергию поверхности на замороженных спутниках, стать реальностью? Это многообещающий вопрос на будущее.

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