Учёные экспериментально подтвердили, что обычный лёд обладает свойством флексоэлектричества — он производит электричество при неравномерном изгибе или деформации. Как сообщает НИА «Экология», международная исследовательская группа также обнаружила на поверхности льда особый ферроэлектрический слой, который проявляется при экстремально низких температурах.
Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Nature Physics, показало, что при изгибе ледяного кристалла возникает электрический заряд. Это свойство работает при любых температурах, близких к точке замерзания воды. Однако при охлаждении ниже −113 °C на поверхности льда учёные выявили тонкий слой, демонстрирующий ферроэлектричество — его электрическую поляризацию можно переключать с помощью внешнего электрического поля, аналогично тому, как меняются магнитные полюса.
«Лёд может генерировать заряд при механическом воздействии на любой отметке температур до 0 °C», — отметил один из ведущих исследователей, доктор Син Вэн из группы Oxide Nanophysics Института нанонауки Каталонии (ICN2). Он также подчеркнул, что обнаруженная поверхностная ферроэлектричность — самостоятельное и важное открытие, поскольку означает наличие двух механизмов генерации электричества: флексоэлектрического — при изгибе, и ферроэлектрического — на поверхности при очень низких температурах.
Профессор Густава Каталан, руководитель группы ICN2, пояснил суть эксперимента: измерения фиксировали электрический потенциал, возникающий при изгибе ледяного «блока», который был помещён между металлическими пластинами и подключён к измерительному устройству. Полученные данные полностью соответствуют тем процессам, что наблюдаются при столкновениях ледяных частиц внутри грозовых облаков.
Это фундаментальное открытие даёт ответ на давнюю загадку: каким образом частицы льда в облаках приобретают электрический заряд, если сам лёд не является пьезоэлектрическим материалом. Согласно новым данным, заряд возникает не при сжатии, а именно при неравномерной деформации — при изгибе или скручивании ледяных кристаллов.
Благодаря этому открытию лёд теперь можно ставить в один ряд со специальной электро-керамикой, такой как диоксид титана, которая широко применяется в различных датчиках и конденсаторах.
Обнаружение флексоэлектричества и поверхностной ферроэлектричности у льда открывает новые направления для науки и техники. Это может привести к созданию устройств, работающих в экстремально холодных условиях, а также значительно улучшить наше понимание природных процессов, таких как электризация облаков и образование молний. Вещество, которое раньше считалось простым, оказалось обладателем сложных электрических свойств, расширяющих нашу картину мира.
Справка ECOportal.su
Флексоэлектричество — это свойство диэлектрических материалов проявлять электрическую поляризацию в ответ на градиент механической деформации (то есть не на само растяжение или сжатие, а на его неравномерность по объёму) .
Источник – ecoportal.su