Wetenschappers doen verbluffende ontdekking: ijs genereert elektriciteit bij buigen - een nieuwe bron van energie?

In dit artikel:

Onderzoekers van het Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) in Spanje, samen met teams uit China (Xi’an Jiaotong University) en de VS (Stony Brook University), tonen in een recent artikel in Nature Physics aan dat ijs elektriciteit kan genereren wanneer het wordt gebogen, uitgerekt of gedraaid. In plaats van de verwachte afwezigheid van piezo-elektriciteit, vonden ze dat ijs elektrische spanning produceert door flexo-elektriciteit — een verschijnsel dat kan optreden ongeacht de kristalstructuur van een materiaal.

In het experiment plaatsten de onderzoekers een ijsblok tussen elektroden en sloten piezo-elektrische effecten uit. Bij mechanische vervorming ontstond op alle geteste temperaturen een meetbare elektrische potentiaal. Die grootte komt overeen met de energie die vrijkomt bij botsende ijskristallen in onweerswolken, wat suggereert dat flexo-elektriciteit mogelijk bijdraagt aan elektrische verschijnselen in stormen.

Bij extreem lage temperaturen (onder −113 °C) constateerden ze bovendien dat het oppervlak van ijs een dunne ferroelectrische laag vormt: een zelfgepolariseerde laag waarvan de polarisatie met een extern elektrisch veld kan worden omgedraaid. Daarmee lijkt ijs twee verschillende manieren te hebben om elektrisch gedrag te vertonen — flexo‑ en ferroelectriciteit — wat het materiaal onverwacht vergelijkbaar maakt met gespecialiseerde elektroceramische materialen die in sensoren en condensatoren worden gebruikt.

De bevindingen veranderen het beeld van ijs van een passieve naar een actieve stof en openen mogelijkheden voor zowel nieuwe technische toepassingen als een beter begrip van natuurverschijnselen zoals bliksemvorming in wolken. Er is nog veel follow‑uponderzoek nodig om de praktische toepasbaarheid en de rol van deze effecten in de natuur volledig te doorgronden.