Учени откриха, че ледът генерира електричество, когато се деформира

Ваня Милева Последна промяна на 05 септември 2025 в 00:00 106 0

Флексоелектричество при събития на електрификация на лед

Кредит Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6
Флексоелектричество при събития на електрификация на лед.

Ледът не е пиезоелектричен – той не може да генерира заряд просто чрез компресиране. Ново проучване обаче разкри, че ледът е флексоелектричен материал, което означава, че може да произвежда електричество, когато е деформиран неравномерно.

Това откритие може да има сериозни технологични последици, същевременно хвърляйки светлина върху природни явления като мълнии.

Замръзналата вода е едно от най-разпространените вещества на Земята. Тя се среща в ледниците, по планинските върхове и в полярните ледени шапки. Въпреки че е добре познат материал, изучаването на неговите свойства продължава да дава интересни резултати. Проучването представлява значителна крачка напред в разбирането ни за електромеханичните свойства на леда.

Международен екип открива, че ледът генерира електрически заряд в отговор на механично напрежение при всякакви температури. Освен това изследователите идентифицират тънък "фероелектричен" слой на повърхността при температури под -113ºC (160K).

Това означава, че ледената повърхност може да развие естествена електрическа поляризация, която може да се обърне, когато се приложи външно електрическо поле – подобно на начина, по който полюсите на магнит могат да се обърнат. Повърхностното фероелектричество е само по себе си интересно откритие, тъй като означава, че ледът може да има не само един начин за генериране на електричество, а два: фероелектричество при много ниски температури и флексоелектричество при по-високи температури чак до 0°C, обясняват от авторския екип.

Това свойство поставя леда наравно с електрокерамичните материали като титанов диоксид, които в момента се използват в съвременни технологии като сензори и кондензатори.

Експериментална установка за измерване на флексоелектричеството на лед. Експериментална установка за измерване на флексоелектричеството на лед. Кредит: Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6

Лед, флексоелектричество и гръмотевични бури

Един от най-изненадващите аспекти на това откритие е връзката му с природата. Резултатите от изследването показват, че флексоелектричеството на леда може да играе роля в електрифицирането на облаците по време на гръмотевични бури и следователно в произхода на мълниите.

Известно е, че мълниите се образуват, когато в облаците се натрупа електрически потенциал поради сблъсъци между ледени частици, които се зареждат електрически. Този потенциал след това се освобождава като удар на мълния. Механизмът, по който ледените частици се зареждат електрически, обаче остава неясен, тъй като ледът не е пиезоелектричен – той не може да генерира заряд просто чрез компресиране по време на сблъсък.

Изследването обаче показва, че ледът може да се зареди електрически, когато е подложен на нееднородни деформации, т.е. когато се огъва или деформира неравномерно.

По време на изследване е измерен електрическият потенциал, генериран от огъването на ледена плоча. По-конкретно, е поставено ледено блокче между две метални плочи и свързано с измервателно устройство. Резултатите съвпадат с тези, наблюдавани преди това при сблъсъци на ледени частици по време на гръмотевични бури, обяснява водещият автор проф. Густау Каталан (Gustau Catalán), ръководител на групата по оксидна нанофизика в Каталонски институт по нанонауки и нанотехнологии.

Следователно, резултатите показват, че флексоелектричеството може да бъде едно възможно обяснение за генерирането на електрическия потенциал, който води до мълнии по време на бури.

Изследователите в групата вече проучват нови направления на изследване, насочени към използване на тези свойства на леда за реални приложения.

Въпреки че е все още малко рано да се обсъждат потенциални решения, това откритие би могло да проправи пътя за разработването на нови електронни устройства, които използват лед като активен материал, който би могъл да бъде произведен директно в студена среда.

Справка: X. Wen et al, Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6

Източник: Scientists find that ice generates electricity when bent, Autonomous University of Barcelona

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !