Лед как источник электричества

10.09.2025

В природе многие явления долго остаются загадкой, даже если они кажутся очевидными. Грозовые разряды в облаках, например, уже давно связывают со столкновениями ледяных кристаллов. Но как именно частицы льда накапливают электрический заряд, ученым было неясно. Недавние эксперименты международной группы исследователей позволили пролить свет на эту тайну и показали, что лед обладает неожиданными свойствами, способными изменить наше понимание атмосферных процессов и открыть новые пути для практических технологий.

Специалисты установили, что при неравномерной деформации ледяных кристаллов возникает электрический потенциал. В отличие от простого сжатия, которое не вызывает появления заряда, изгиб или локальное смещение структуры льда способны порождать электричество. Такой эффект был зафиксирован в ходе экспериментов, проведенных специалистами Каталонского института нанонауки и нанотехнологий (ICN2), Сианьского университета Цзяотун и Университета Стоуни-Брук.

Руководитель исследовательской группы профессор Густау Каталан пояснил, что в лабораторных условиях пластина льда помещалась между двумя металлическими электродами и подключалась к измерительному устройству. При изгибании фиксировался стабильный электрический потенциал, и результаты полностью совпадали с теми явлениями, которые ранее наблюдали во время гроз. Это подтверждает, что молнии действительно могут зарождаться благодаря механическим деформациям ледяных частиц в облаках.

Ключевым открытием стало то, что у льда проявляется так называемая флексоэлектрика - способность генерировать электричество при изгибе. В отличие от пьезоэлектрических материалов, где эффект связан с изменением полярности под воздействием напряжения, флексоэлектрический механизм не требует строгой симметрии кристаллической решетки и может возникать в самых разных условиях. Именно это объясняет, почему лед оказался необычным, но эффективным генератором электричества.

Особый интерес вызвали наблюдения при экстремально низких температурах. Когда лед охлаждали до -113 °C, на его поверхности формировался тонкий сегнетоэлектрический слой. Ведущий автор исследования, нанофизик Синь Вэнь, отметил, что такая структура позволяет льду приобретать естественную электрическую поляризацию, которую можно изменять с помощью внешнего поля подобно тому, как полюса магнита можно перевернуть на противоположные.

Таким образом, у льда обнаружилось два механизма генерации энергии: сегнетоэлектрика в условиях сильного холода и флексоэлектрика при температурах ближе к нулю. Такая универсальность сближает лед с перспективными материалами, например с диоксидом титана, который активно используется при создании датчиков и накопителей энергии.

Это открытие не только расширяет фундаментальные знания о физических свойствах воды в твердом состоянии, но и подсказывает новые направления для инженерных разработок. Возможность использовать лед как активный материал в электронике или сенсорных системах пока звучит необычно, но в будущем подобные эффекты могут найти прикладное применение.

<< Назад: Первозданные магнитные поля 11.09.2025

>> Вперед: Трехэкранный ноутбук MAX16 Triple Screen Laptop 10.09.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Смарт-брелок Samsung Connect Tag для отслеживания людей и предметов 26.10.2017 Компания Samsung Electronics представила трекер Connect Tag, который позволяет быть в курсе, где находятся близкие, а также отслеживать местоположение любых ценных вещей. По данным компании, это первое в мире мобильное устройство, использующее узкополосную сеть (NB-IoT, Cat.M1) - специально созданный стандарт мобильной связи с низким энергопотреблением для передачи небольших данных. В трекере используется электронная SIM-карта (eSIM). Используя безопасное подключение к интернету, Samsung Connect Tag определяет локацию и отправляет "умные" уведомления. Для обеспечения точности работы устройства в помещениях и на улице оно использует GPS, сотовые сети, а также навигационную систему, которая позволяет определять местоположение по точкам Wi-Fi. Samsung Connect Tag можно закрепить на детском рюкзаке, чтобы всегда знать, где находится ребенок, или пристегнуть его к ошейнику собаки, чтобы не потерять питомца. Samsung Connect Tag также можно повесить на брелок с ключами. Как и многие другие устройства Samsung, работающие на основе технологии интернета вещей, новый трекер будет привязан к особой платформе SmartThings, чтобы взаимодействовать с "умной" бытовой техникой пользователя. Так, благодаря функции Geo-fence, Samsung Connect Tag сообщит выбранным устройствам, что пользователь находится рядом. Можно настроить автоматическое включение света или телевизора при входе домой, задать определенные зоны, чтобы получать уведомления, например, когда ребенок заходит на территорию школы или собака выбегает на задний двор. Найти машину на большой открытой парковке больше не составит труда - функция On-demand поможет определить местоположение автомобиля. Для этого нужно просто нажать кнопку на смартфоне. Другая функция позволяет держателю трекера самому отправить свое текущее местоположение. Даже маленький ребенок сможет сообщить, в каком именно месте он находится. Кроме того, благодаря уведомлениям можно получить запись всех перемещений близких. Габариты Samsung Connect Tag всего 42,1 х 11,9 мм, вес 25 г. Устройство защищено от пыли и влаги благодаря особой системе защиты по классу IP68. Оно держит зарядку до 7 дней. В комплекте есть специальное кольцо, которое позволяет закреплять трекер на сумках, ошейниках, брелоках для ключей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026