ICE může vyrábět elektřinu, když se ohýbá, proces zvaný flexoelectricity. Objev se připojuje k formaci blesku a budoucím zařízením zařízení.
Ice patří mezi nejběžnější materiály na Zemi, pokrývající ledovce, horské pásmy a polární oblasti. Navzdory své známosti pokračující výzkum nadále odhaluje překvapivé aspekty jeho chování.
Tým z ICN2 v areálu UAB, Xi’an Jiaotong University (Xi’an) a Stony Brook University (New York) poprvé ukázal, že pravidelný led vykazuje flexoelektriku. To znamená, že při mechanicky ohnutém nebo nerovnoměrném deformování může produkovat elektrický náboj. Toto zjištění má potenciální aplikace v budoucích technologiích a může také pomoci objasnit přirozené procesy, jako je tvorba blesku během bouří.
Práce, publikovaná v Fyzika přírody, představuje hlavní pokrok v porozumění elektromechanickému chování ledu.
„Zjistili jsme, že led vytváří elektrický náboj v reakci na mechanické napětí při všech teplotách. Kromě toho jsme identifikovali tenkou„ ferroelektrickou “vrstvu na povrchu při teplotách pod -113 ° C (160 k) to znamená, že ledová povrch může vyvinout přirozenou elektrickou polarizaci, která může být obrácena, když je vnější elektrická pole aplikována, že se může rozkládat, že je to ledové, že je to ledové, může být přetrvávána, že je to surová síť, že je to ledové, že je to ledové, může být ledová, že je to ledové, že je to ledové, může být sminutím, že je to ledové, že je to ledové, že je to ledové, může být sminutím, že je to ledové, že je to ledové, může být sminutím, že je to ledové, že je to ledové, že je to ledové, může být lemováním. samy o sobě to znamená, že led nemusí mít nejen jeden způsob, jak vyrábět elektřinu, ale dva: ferroelektrita při velmi nízkých teplotách a flexoelektricita při vyšších teplotách až k 0 ° C, “řekl Dr. Xin Wen, hlavní výzkumný pracovník ze skupiny nanofyziky oxidu ICN2.
Tato duální schopnost umístí led vedle elektroceramických materiálů, jako je oxid titaničitý, které se již používají v pokročilých technologiích, jako jsou senzory a kondenzátory.
Led, flexoelektrika a bouřky
Jedním z nejvýraznějších výsledků tohoto výzkumu je jeho vazba na přirozené procesy. Zjištění ukazují, že flexoelektrické chování ledu může přispět k nahromadění elektrického náboje v bouřkových mracích, což potenciálně hraje roli v tom, jak se vytváří blesky.
Je známo, že blesky se vytvářejí, když se elektrický potenciál hromadí v oblacích v důsledku kolizí mezi ledovými částicemi, které jsou elektricky nabity. Tento potenciál je poté uvolněn jako úder blesku. Mechanismus, kterým se částice ledu stávají elektricky nabitými, však zůstal nejasný, protože led není piezoelektrický – nemůže generovat náboj jednoduše tím, že byl během kolize komprimován.
Studie však ukazuje, že led se může stát elektricky nabitý, když je podroben nehomogenním deformacím, tj. Když se nepravidelně ohýbá nebo deformuje.
„Během našeho výzkumu byl měřen elektrický potenciál generovaný ohýbáním desky ledu. Konkrétně byl blok umístěn mezi dvěma kovovými destičkami a připojen k měřicím zařízení. Výsledky odpovídají dříve pozorovaným v kolizích ledových částic v bouřkách,“ vysvětluje ICREA profil. Gustau Catalán, vedoucí oxidové nanofyziky na ICN2.
Důsledky a budoucí aplikace
Výsledky tedy naznačují, že flexoelektrita by mohla být jedním z možných vysvětlení pro generování elektrického potenciálu, který vede k blesku během bouří.
Vědci ve skupině již zkoumají nové linie vyšetřování zaměřené na využití těchto vlastností ledu pro aplikace v reálném světě. Ačkoli je stále trochu brzy diskutovat o potenciálních řešeních, tento objev by mohl připravit cestu pro vývoj nových elektronických zařízení, která používají ICE jako aktivní materiál, který by mohl být vyroben přímo v chladným prostředí.
Reference: „Flexoelectricita a povrchová ferroelektrita vodního ledu“ od X. Wen, Q. Ma, A. Mannino, M. Fernandez-Serra, S. Shen a G. Catalan, 27. srpna 2025, Fyzika přírody.
Dva: 10.1038/S41567-025-02995-6
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
