Lód może wytwarzać prąd. "Właściwości fleksoelektryczne"
Czy zwykła kostka lodu może być źródłem energii? Najnowsze badania pokazują, że tak. I to na więcej, niż jeden sposób.
Naukowcy odkryli, że lód może generować prąd elektryczny, gdy tylko poddany jest naprężeniom mechanicznym, takim jak zginanie czy rozciąganie. W efekcie okazuje się materiałem o zaskakujących właściwościach elektromechanicznych.
Niewidzialne napięcie. Jak to działa?
W klasycznym ujęciu lód nie powinien być piezoelektryczny, ponieważ jego cząsteczki w strukturze heksagonalnej są uporządkowane losowo, przez co niwelują wzajemne dipole. A jednak od lat wiadomo, że w przyrodzie, np. podczas burzy, zderzające się cząstki lodu potrafią wygenerować potężne wyładowania. Mechanizm ten do dziś pozostawał tajemnicą.
Zespół badaczy z Instytutu Nanonauki i Nanotechnologii Katalonii pod kierownictwem Xina Wena potwierdził, że lód wykazuje tzw. właściwości fleksoelektryczne. Oznacza to, że pod wpływem deformacji struktury krystalicznej generuje ładunek elektryczny. To odkrycie podważa dotychczasowe przekonania, że lód mimo swojej polaryzacji molekularnej nie może wytwarzać prądu, ponieważ nie wykazuje klasycznej piezoelektryczności.
Badacze podczas eksperymentu umieścili bryłę lodu między dwoma elektrodami i zarejestrowali wyraźny impuls elektryczny przy każdej z deformacji. Co więcej, obserwacja wykazała obecność cienkiej warstwy ferromagnetycznej pojawiającej się przy ekstremalnie niskich temperaturach (poniżej -113°C), która dodatkowo umożliwia odwracanie polaryzacji pola elektrycznego.
Lód prawie jak tytan
Zmiana zachowania lodu w zależności od temperatury sprawia, że substancja ta może działać jak nowoczesne elektroceramiki wykorzystywane w kondensatorach i czujnikach, takie jak tlenek tytanu. Lód wykazuje właściwości ferroelektryczne w niskich temperaturach, a fleksoelektryczne w wyższych (aż do 0°C). To unikatowa cecha, która czyni z niego materiał dwufunkcyjny i potencjalnie przydatny w przyszłych rozwiązaniach technologicznych.
Przeczytaj także:
Dodatkowym aspektem jest wpływ odkrycia na zrozumienie zjawisk naturalnych. Energia wygenerowana przez zgięty lód w laboratorium była zbliżona do tej, którą tworzą cząstki lodu w atmosferze. Oznacza to, że fleksoelektryczność może odpowiadać za powstawanie ładunków w chmurach burzowych, co z kolei przybliża nas do lepszego zrozumienia samego mechanizmu powstawania piorunów.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
