Коли лід згинається, він може генерувати неймовірну електричну енергію.

(Ден Трі) - Це відкриття не лише допомагає розшифрувати одну з найдавніших загадок блискавок, але й відкриває потенціал для застосування електронних технологій у найхолодніших середовищах на Землі.

Новаторське дослідження, щойно опубліковане в журналі Nature Physics, розкрило дивовижний секрет льоду: при згинанні звичайний лід має здатність генерувати електричний заряд.

Це відкриття не лише проливає світло на механізм утворення блискавок, але й відкриває потенціал для розробки нових технологій на основі льоду в найекстремальніших умовах.

Вчені з Каталонського інституту нанонауки та технологій (ICN2), Сіаньського університету Цзяотун та Університету Стоуні-Брук продемонстрували, що стрічка має флексоелектричні властивості.

Це означає, що лід може генерувати електричний заряд під нерівномірним механічним навантаженням, таким як згинання або скручування. Ця раніше недооцінена властивість може бути ключем до розуміння того, як утворюється блискавка, та надихнути на новаторські технологічні застосування.

Вчені знають, що лід може генерувати електрику, але не впевнені в точному механізмі (Фото: Інститут Каталонії нанотехнологій).

Хоча для п'єзоелектрики потрібен матеріал зі спеціальною кристалічною структурою для генерації електричного заряду при рівномірному стисканні (наприклад, кварц), звичайна стрічка (Ih-стрічка) не має цієї властивості.

Однак флексоелектричний ефект працює за іншим принципом. Коли матеріал згинається, напруга більше не є рівномірною; одна сторона знаходиться під тиском, а інша — під тиском.

Цей неоднорідний градієнт напруження може поляризувати матеріал через флексоелектричне явище. Важливо, що цей ефект не вимагає чіткого розташування атомів і може виникати в будь-якому матеріалі, включаючи лід.

Щоб перевірити це, команда виготовила «крижані конденсатори» – тонкі шари чистого льоду, затиснуті між металевими електродами та зігнуті за допомогою механічного пристрою.

Результати показали, що вимірюваний електричний заряд з'являвся за всіх протестованих температур, від -130°C до точки танення льоду. Це відкриття дає можливе пояснення одній з найбільших загадок погоди: утворенню блискавок у хмарах.

Вчені давно знають, що електричні заряди в хмарах виникають внаслідок зіткнень між кристалами льоду та м’якими градинами (гравеллю). Коли ці частинки стикаються, вони згинаються та деформуються.

Результуючий градієнт напруги може викликати флексоелектричну поляризацію, створюючи електричне поле та притягуючи заряди до місця зіткнення. Коли частинки розділяються, одна утримує більше електронів, а інша менше, що призводить до розділення зарядів та створення величезного електричного поля, необхідного для блискавки.

Окрім пролиття світла на природні явища, ці відкриття відкривають неймовірні можливості в галузі технологій. Сила флексоелектричного ефекту стрічки порівнянна з діоксидом титану та титанатом стронцію – двома керамічними матеріалами, що широко використовуються в конденсаторах та датчиках.

Це відкриває можливість використання самого льоду як активного компонента в недорогих, тимчасових електронних пристроях, призначених для роботи в суворих умовах, таких як полярні або високогірні регіони.

«Це відкриття може прокласти шлях для розробки нових електронних пристроїв з використанням льоду як активного матеріалу, які можна виготовляти безпосередньо в холодних середовищах», – сказав професор Густау Каталан з ICREA, керівник групи оксидної нанофізики в ICN2.

Чи можуть сенсори, вбудовані в льодовики, або поверхні, що збирають енергію, на замерзлих супутниках стати реальністю? Це багатообіцяюче питання на майбутнє.

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