Лід може пояснити походження блискавок у грозових хмарах

Вчені з Іспанії, Китаю та США довели, що звичайний лід здатний генерувати електричний заряд під час згинання чи деформації.

Цей ефект, відомий як флексоелектричність, відкриває нові перспективи для пояснення природних явищ і створення технологій майбутнього. Дослідження, опубліковане в Nature Physics, стало першим експериментальним підтвердженням електромеханічної активності льоду.

Подвійна електрична природа льоду

Команда під керівництвом групи нанофізики оксидів ICN2 виявила, що лід здатний не лише до флексоелектричності. При температурах нижче –113 ?C на його поверхні формується тонкий фероелектричний шар, який створює природну поляризацію. Як пояснив д-р Сін Вен, «поверхня льоду може розвивати природну електричну поляризацію, яка змінюється під впливом зовнішнього електричного поля — подібно до того, як можна змінити полюси магніту».

Ця подвійна здатність робить лід подібним до високотехнологічних електрокерамічних матеріалів, наприклад, діоксиду титану, що широко використовується у сенсорах і конденсаторах.

Лід і блискавки

Одним із ключових результатів стала гіпотеза про внесок флексоелектричності у формування блискавки. Відомо, що грози виникають через накопичення електричного потенціалу в хмарах, коли кристали льоду стикаються і заряджаються. Але оскільки лід не є п’єзоелектриком, механізм цього процесу залишався незрозумілим.

Професор Густау Каталан пояснює: «ми виміряли електричний потенціал, що утворюється при згинанні пластини льоду, і результати виявилися подібними до тих, що відбуваються під час зіткнень кристалів у грозових хмарах». Це означає, що флексоелектричність може бути ключем до пояснення походження блискавки.

Технологічні перспективи

Відкриття відкриває нові напрями для прикладних досліджень. Теоретично, властивості льоду можна використати для створення сенсорів, енергетичних елементів або пристроїв, що працюватимуть безпосередньо у холодних умовах.

Хоча практичні застосування ще потребують розробки, електричний потенціал льоду може стати основою нових технологій, які поєднають природні процеси з передовими інженерними рішеннями.