Επιστήμονες υποστηρίζουν ότι έλυσαν το μυστήριο των αστραπών

Μία ομάδα ερευνητών ισχυρίζεται ότι ο συνηθισμένος πάγος είναι φλεξοηλεκτρικός, δηλαδή παράγει ηλεκτρική ενέργεια όταν κάμπτεται ή παραμορφώνεται ανομοιογενώς.

Τα ευρήματά τους μπορεί να έχουν σημαντικές τεχνολογικές επιπτώσεις και να λύσουν ακόμη και το αιώνιο μυστήριο του πώς οι καταιγίδες δημιουργούν αστραπές.

Οι επιστήμονες γνωρίζουν από καιρό ότι οι αστραπές δημιουργούνται από τη σύγκρουση σωματιδίων πάγου μέσα στα σύννεφα. Ωστόσο, δεν υπάρχει σαφής εξήγηση για το πώς αυτά τα σωματίδια φορτίζονται ηλεκτρικά, καθώς ο πάγος δεν είναι πιεζοηλεκτρικός, δηλαδή δεν παράγει ηλεκτρικό φορτίο από την απλή συμπίεση κατά τη σύγκρουση.

Η νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics αποδεικνύει ότι η ανομοιογενής παραμόρφωση του πάγου κατά τη διάρκεια αυτών των συγκρούσεων είναι αρκετή για να δημιουργήσει ηλεκτρικό φορτίο. Οι ερευνητές υπολόγισαν το φορτίο που δημιουργείται από αυτό το φλεξοηλεκτρικό φαινόμενο του πάγου και διαπίστωσαν ότι αντιστοιχεί στο φορτίο που μεταφέρεται κατά τη διάρκεια των αστραπών. Αυτό σημαίνει ότι παίζει καθοριστικό ρόλο στην ηλεκτροδότηση των σύννεφων.

Δύο τρόποι παραγωγής ενέργειας

Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι σε θερμοκρασίες κάτω των −113 °C, σχηματίζεται στην επιφάνεια του πάγου ένα λεπτό σιδηροηλεκτρικό στρώμα που μπορεί επίσης να παράγει ηλεκτρικό φορτίο, αναφέρει το Phys.org.

«Αυτό σημαίνει ότι η επιφάνεια του πάγου μπορεί να αναπτύξει μια φυσική ηλεκτρική πόλωση, η οποία μπορεί να αντιστραφεί όταν εφαρμόζεται ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο — παρόμοια με τον τρόπο που μπορούν να αντιστραφούν οι πόλοι ενός μαγνήτη. Η επιφανειακή σιδηροηλεκτρική ιδιότητα είναι μια ενδιαφέρουσα ανακάλυψη από μόνη της, καθώς σημαίνει ότι ο πάγος μπορεί να έχει όχι μόνο έναν τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά δύο: σιδηροηλεκτρική ιδιότητα σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και φλεξοηλεκτρισμό σε υψηλότερες θερμοκρασίες έως και 0 °C», εξηγεί ο Δρ. Xin Wen, από τους επικεφαλής της έρευνας.

Ηλεκτρονικές συσκευές βασισμένες στον πάγο

Αυτό τοποθετεί τον πάγο στο ίδιο επίπεδο με προηγμένα ηλεκτροκεραμικά υλικά σαν το διοξείδιο του τιτανίου, τα οποία χρησιμοποιούνται σήμερα σε προηγμένες τεχνολογίες, όπως αισθητήρες και πυκνωτές. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η ανακάλυψη θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την ανάπτυξη νέων ηλεκτρονικών συσκευών που χρησιμοποιούν τον πάγο ως ενεργό υλικό, οι οποίες θα μπορούσαν να κατασκευαστούν απευθείας σε ψυχρά περιβάλλοντα.