Хорошо известно, что вода и электричество не смешиваются, но новые исследования показывают, что лед является флексоэлектрическим материалом — что в простых терминах означает его способность производить электричество. Хотя маловероятно, что можно существенно сэкономить на счетах за электроэнергию, потирая друг о друга два кубика льда, было доказано, что изгибание или иная деформация ледяного листа может генерировать электрический заряд. Это открытие не только может проложить путь к новым технологиям, но и улучшить понимание молний и других природных явлений.
Лед может помочь в выработке электричества.
Как добыть электричество изо льда
Исследователи обнаружили, что лед генерирует электрический заряд в ответ на механическое напряжение при всех температурах. Хотя заряд, производимый одним куском льда, может быть достаточным для воздействия на природные явления, такие как молния, он слишком мал для включения в электронные устройства.
Однако последующая работа, опубликованная в Nature Materials, предполагает, что «легирование» льда хлоридом натрия (или солью) увеличивает его флексоэлектрический коэффициент — способность материала производить электрический заряд — в 1000 раз. Высокая флексоэлектричность соленого льда приближает видение использования силы льда на один шаг ближе к реальности и также может быть актуальной для электрической активности покрытых льдом земных регионов и ледяных планет/спутников, таких как Европа или Энцелад.
, где очень много всего
интересного и познавательного!
Флексоэлектричество против пьезоэлектричества
Лед не является пьезоэлектрическим материалом, что означает, что он не развивает заряд при воздействии давления. Однако, изгибая тонкие листы льда, ученые смогли генерировать электрический заряд и продемонстрировать уровень флексоэлектричности, который исследователи описывают как «сопоставимый» с пьезоэлектрическими материалами, такими как диоксид титана и титанат стронция.
Флексоэлектричество имеет два типа: ионный (от небольших сдвигов атомов) и электронный (от сдвигов в электронных облаках). В обычном льду доминирует электронная часть — когда лед изгибается, электроны перераспределяются для создания поляризации, в то время как атомная конфигурация остается относительно жесткой.
: любители рока или
рэпа?
Исследователи утверждают, что этот процесс может помочь объяснить, как формируется молния. Известно, что электрические потенциалы накапливаются в грозовых облаках, когда мелкие ледяные частицы сталкиваются с более крупными частицами града, но то, как именно эти частицы становятся заряженными, остается загадкой.
В лабораториях исследователи уже смогли выработать электричество изо льда.
Соленый лед
Команда также обнаружила второй метод генерации электричества: ферроэлектричество. При исключительно низких температурах минус 113 градусов Цельсия и ниже тонкий «ферроэлектрический» слой позволяет поверхности льда приобрести естественную электрическую поляризацию.
Лед является одним из наиболее распространенных материалов на планете — он составляет примерно 10 процентов поверхности Земли. Проблема в том, что сам лед не кажется наиболее эффективным в генерации электричества.
Если ищите что-то интересное на
AliExpress, !
Это изменяется с добавлением фторида натрия. Раствор, содержащий 25 процентов соли, имел способность генерировать в 1000 раз больший электрический заряд, чем чистый лед, и в 1 миллион раз больше, чем сама соль. Причина этого кроется в движении соленой воды при изгибе льда — процесс, который разблокирует молекулы воды и ионы соли, позволяя им переходить из сжатых областей в растянутые.
Можно ли добывать электричество изо льда
Существуют некоторые проблемы, которые необходимо решить — например, эффективность значительно снижается со временем, — но исследователи говорят, что это может предложить альтернативный материал для недорогих датчиков и устройств сбора энергии.
Поиск возобновляемых, устойчивых и недорогих источников энергии является одним из наиболее актуальных вызовов для современного общества. Открытие электрических свойств льда может привести к разработке новых технологий, особенно в регионах с холодным климатом, где лед является природным и доступным ресурсом. А так же это позволит вырабатывать электричество на других планетах, где много льда.
Комментарии