Międzynarodowy zespół badaczy dokonał przełomowego odkrycia, ujawniając, że lód jest w stanie generować energię elektryczną w odpowiedzi na odkształcenia, zjawisko znane jako fleksoelektryczność. Badania, opublikowane we wrześniu 2025 roku w prestiżowym czasopiśmie *Nature Physics*, otwierają fascynujące możliwości dla rozwoju urządzeń elektronicznych i systemów pozyskiwania energii w ekstremalnie zimnych warunkach.
Prace nad tym zjawiskiem prowadzili naukowcy z Katalońskiego Instytutu Nanotechnologii i Nanomateriałów (ICN2) przy Autonomicznym Uniwersytecie w Barcelonie, we współpracy z Uniwersytetem Xi'an Jiaotong w Chinach oraz Uniwersytetem Stony Brook w Stanach Zjednoczonych. Ich badania wykazały, że czysty lód faktycznie generuje ładunek elektryczny podczas odkształcenia, jednak jego poziom jest stosunkowo niski i niewystarczający do praktycznych zastosowań technologicznych. Klucz do znaczącego zwiększenia tej zdolności tkwi w obecności zanieczyszczeń. Dodatek soli kuchennej w stężeniu 25% sprawia, że lód wykazuje współczynnik fleksoelektryczny tysiąckrotnie wyższy niż lód czysty, dorównując tym samym materiałom powszechnie stosowanym w elektronice, takim jak dwutlenek tytanu czy tytanian strontu.
Zrozumienie mechanizmu stojącego za tym odkryciem wymaga odróżnienia go od piezoelektryczności. Podczas gdy materiały piezoelektryczne, jak kwarc, generują ładunek pod wpływem jednolitego ciśnienia, fleksoelektryczność polega na powstawaniu polaryzacji elektrycznej w wyniku nierównomiernego odkształcenia, czyli gradientu odkształcenia. Jak wyjaśnia dr Xin Wen, jeden z głównych autorów badania, lód, choć nie jest piezoelektryczny ze względu na symetrię swojej struktury krystalicznej, posiada uniwersalną właściwość fleksoelektryczności, która może być aktywowana przez zginanie lub skręcanie. To właśnie nierównomierne naprężenie powoduje polaryzację materiału. Co więcej, przy temperaturach poniżej -113°C, zaobserwowano również na powierzchni lodu fazę ferroelektryczną, co oznacza, że lód może posiadać naturalną polaryzację elektryczną, którą można odwrócić zewnętrznym polem elektrycznym.
Potencjał technologiczny tego odkrycia jest ogromny. Zwiększona przewodność elektryczna solonego lodu może pozwolić na tworzenie tanich czujników i urządzeń do pozyskiwania energii, które można by produkować bezpośrednio w środowiskach o bardzo niskich temperaturach, takich jak regiony polarne czy nawet przestrzeń kosmiczna. Profesor Gustau Catalán z ICN2 podkreśla, że współczynnik fleksoelektryczny lodu jest porównywalny z materiałami ceramicznymi, co otwiera drogę do innowacyjnych, niskokosztowych rozwiązań, które harmonijnie współgrają z naturalnymi procesami. Co więcej, odkrycie to może rzucić nowe światło na zrozumienie naturalnych procesów zachodzących w lodowych środowiskach. Naukowcy sugerują, że zjawisko to może być kluczowe dla wyjaśnienia mechanizmu powstawania błyskawic w chmurach burzowych, gdzie zderzenia cząstek lodu prowadzą do gromadzenia się ładunku elektrycznego. Badania mogą również pomóc w zrozumieniu elektrycznej aktywności na lodowych księżycach Układu Słonecznego, takich jak Europa czy Enceladus. Dodatkowo, badania wykazały, że solony lód generuje prąd elektryczny dzięki przepływowi solanki w jego strukturze pod wpływem zginania. Ta płynna warstwa, obecna między ziarnami lodu, reaguje na gradient ciśnienia, tworząc prąd elektryczny. To odkrycie, choć wciąż na wczesnym etapie rozwoju, wskazuje na głębokie, niedoceniane dotąd właściwości tak powszechnego materiału, jakim jest lód. Otwiera ono drogę do tworzenia zrównoważonych technologii, które wykorzystują naturalny potencjał lodu, inspirując do głębszego poznawania i harmonijnego współistnienia z siłami natury.