Obyčajný ľad sa ukázal ako skrytý zdroj energie. Vedci hovoria o technologickej revolúcii a zmene chápania prírody
Vedci objavili prekvapivú vlastnosť obyčajného ľadu. Ukázalo sa, že dokáže generovať elektrinu pri deformácii a môže vysvetľovať aj vznik bleskov počas búrok. Objav môže priniesť nové technológie využívajúce ľad ako aktívny materiál.
Výskumníci vo svojej novej štúdii dospeli k zaujímavému objavu, ktorý by mohol pomôcť objasniť nielen ako fungujú blesky, no mohol by nájsť uplatnenie aj v priemysle. Ako informuje portál University of Barcelona, vedci zistili, že ľad generuje elektrinu keď ho deformujeme.
Autori štúdie po prvýkrát v histórii dokázali, že obyčajný ľad, s ktorým sa stretávame bežne, je takzvaný flexoelektrický materiál. To znamená, že generuje elektrinu keď je vystavený mechanickej deformácií. Toto zistenie by mohlo pomôcť pri navrhovaní budúcich zariadení.
“Zistili sme, že ľad vytvára elektrický náboj v reakcii na mechanické napätie pri všetkých teplotách. Okrem toho sme identifikovali tenkú „feroelektrickú“ vrstvu na povrchu pri teplotách pod -113 °C. To znamená, že povrch ľadu si môže vytvoriť prirodzenú elektrickú polarizáciu, ktorú možno obrátiť, ak sa použije vonkajšie elektrické pole, podobne ako sa dajú prevrátiť póly magnetu,” hovoria autori štúdie.
Ľad vytvára elektrinu
Výskumníci zároveň odhalili aj povrchovú feroelektrickú vrstvu, čo je ďalší fascinujúci objav vo svojom vlastnom rade. Znamená to, že ľad môže mať v skutočnosti dva spôsoby, ako generovať elektrinu. Ľad môže generovať elektrinu pri mimoriadne nízkych teplotách, no aj pri vyšších, dokonca až k teplotám okolo 0 stupňov Celzia, čo je bod mrazu vody.
Autori štúdie hovoria, že tento objav ľad umiestnil na rovnakú úroveň ako elektrokeramické materiály, napríklad oxid titaničitý. Ten sa využíva v pokročilých technológiách, napríklad senzoroch.
“Myslíme, že najprekvapivejším aspektom nášho objavu je jeho spojenie s prírodou. Výsledky našej práce totiž naznačujú, že tieto vlastnosti ľadu by mohli hrať úlohu v elektrifikácii oblakov počas búrok a mohli by viesť ku vzniku bleskov,” hovoria vedci.
Je známe, že blesky vznikajú, keď sa v oblakoch vybuduje elektrický potenciál, čo sa deje, keď dochádza k zrážkam drobných ľadových častíc. Následne sa tento elektrický potenciál uvoľní vo forme blesku. Detaily tohto procesu ale ostávali až doteraz nejasné, pretože výskumníci vedeli, že ľad nie je piezoelektrický, teda nevytvára náboj stlačením počas kolízie.
Neprehliadni
Nový výskum ale ukazuje, že hoci ľad nemôže vytvoriť náboj kompresiou počas kolízie, môže sa stať elektricky nabitý, keď je podrobený nehomogénnym deformáciám. V praxi to znamená, že náboj vzniká keď sa ľad ohne alebo sa inak nepravidelne deformuje.
“Počas nášho výskumu elektrického potenciálu sme jeho hodnotu namerali počas ohýbania ľadových blokov. Presnejšie sme umiestnili ľadový blok medzi dve kovové platne a pripojili ich na meracie zariadenie. Výsledky sa zhodovali s tými, ktoré sme pozorovali pri kolíziách ľadových častíc počas búrok,” vysvetľujú autori štúdie.
Autori štúdie veria, že flexoelektrické vlastnosti bežného ľadu môžu vysvetliť, prečo v búrkových oblakoch dochádza ku vzniku elektrického potenciálu a následne aj bleskov. Momentálne výskumníci skúmajú, ako by sa tieto vlastnosti ľadu mohli využiť v technologickej sfére. Priznávajú, že zatiaľ je skoro hovoriť konkrétnych zariadeniach, ktoré by sme mohli vytvoriť využívaním týchto vlastností ľadu. Autori štúdie však v ďalších krokoch preskúmajú aj tento smer. Predpokladajú, že by sme v budúcnosti mohli pomocou ľadu vytvoriť nové elektronické zariadenia, ktoré by ľad využívali ako aktívny materiál. Tieto zariadenia by sa vyrábali priamo v chladných prostrediach.
Výskumy ľadu dospievajú k zvláštnym záverom
Keď hovoríme o ľade, fascinujúcim je aj výskum publikovaný pred pár mesiacmi. Výskumníci si všimli, že z ľadu na Antarktíde vychádzajú zvláštne signály, ktoré si nevedeli vysvetliť. Tieto signáli sa nejavili ako odrazené od ľadu, ako to býva pri vesmírnych signáloch, no akoby prichádzali spod horizontu. Tento netradičný smer šírenia nedokážu súčasné modely časticovej fyziky vysvetliť. Viac o týchto záhadných signáloch nájdeš v našom článku.
