Международная группа исследователей совершила прорывное открытие: лед способен генерировать электричество при неравномерной деформации, что является явлением, известным как флексоэлектричество. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Physics в сентябре 2025 года, открывает новые горизонты для разработки электронных устройств и систем сбора энергии в холодных условиях.
Исследование, возглавляемое учеными из Каталонского института нанотехнологий и наноматериалов (ICN2) при Автономном университете Барселоны, в сотрудничестве с Сианьским университетом Цзяотун в Китае и Университетом Стоуни-Брук в США, показало, что чистый лед генерирует электрический заряд при деформации, однако его уровень относительно низок для практического применения. Тем не менее, при добавлении обычной соли в концентрации 25% лед демонстрирует флексоэлектрический коэффициент, в тысячу раз превышающий показатель чистого льда, что ставит его в один ряд с материалами, используемыми в современной электронике.
Это явление может быть использовано для создания недорогих датчиков и устройств для сбора энергии, которые можно производить непосредственно в экстремально холодных средах, таких как полярные регионы. Более того, результаты исследования предполагают, что этот эффект может способствовать лучшему пониманию природных процессов в ледяных средах, например, в ледниках, а также объяснить наличие электрической активности на ледяных спутниках Солнечной системы, таких как Европа и Энцелад.
Открытие также может помочь в понимании механизмов образования молний в грозовых облаках, поскольку ученые давно наблюдали, что столкновения ледяных частиц способствуют накоплению электрического заряда, но точный механизм оставался неясным, так как лед не является пьезоэлектриком. Флексоэлектрический эффект предлагает возможное объяснение, демонстрируя, как механическое напряжение от столкновений может индуцировать электрические заряды.
Исследовательская группа активно изучает новые направления для применения этих свойств льда в реальных условиях. Хотя до практических решений еще далеко, это открытие может проложить путь к созданию новых электронных устройств, использующих лед в качестве активного материала, особенно для развертывания в холодных и удаленных местах. Этот научный прогресс не только имеет технологические последствия, но и способствует более глубокому пониманию природных явлений, а также созданию чистых и устойчивых технологий.
Флексоэлектричество, свойство, при котором материалы генерируют электричество из-за неравномерной деформации, теперь признано присутствующим во льду при всех температурах, причем поверхностный слой проявляет сегнетоэлектричество при температурах ниже -113°C. Это двойное электрическое поведение льда, наряду с его повсеместным распространением, позиционирует его как перспективный материал для будущих устойчивых технологий.