Исследователи из Университета Цзяннань (Китай) выявили необычное свойство соленого льда — генерировать электрический ток при деформации, что может открыть путь к созданию новых типов экологически чистых источников энергии. Работа опубликована в Tech Xplore.
Речь идет о флексоэлектрическом эффекте — способности материала вырабатывать электричество при изгибе или других видах механического воздействия. Сам по себе лёд уже был известен как носитель этого эффекта: столкновения ледников и напряжения в толще ледяных щитов могут вызывать электрические явления. Однако до сих пор не удавалось использовать этот процесс с практической эффективностью.
В ходе эксперимента ученые замораживали воду с разным содержанием соли (NaCl), создавая образцы льда в виде балок, конусов и пластин. Эти образцы подвергались испытаниям с трёхточечной нагрузкой: лёд помещался на две опоры, а сверху на него оказывалось давление.
Результаты показали, что солёный лёд способен генерировать электрический заряд в 1000 раз активнее, чем чистый. Анализ с использованием электронной микроскопии и рамановской спектроскопии помог объяснить этот эффект: соль препятствует полному затвердеванию воды, оставляя в структуре льда микроскопические каналы, заполненные раствором. Под нагрузкой жидкость начинает циркулировать внутри этих микрополостей, вызывая движение ионов — и, как следствие, возникновение электрического тока. Этот механизм ученые назвали потоковым флексоэлектричеством.
Тем не менее, несмотря на впечатляющий результат, технология пока далека от коммерческого применения. Материалы на основе соленого льда подвержены износу: после многократных изгибов они теряют до 80% своей первоначальной эффективности. Кроме того, по уровню выходной мощности они уступают существующим пьезоэлектрическим материалам — значительная часть энергии теряется в виде тепла.
Однако, по мнению исследователей, при решении этих проблем солёный лёд может стать основой для безопасных и устойчивых источников энергии будущего.
Речь идет о флексоэлектрическом эффекте — способности материала вырабатывать электричество при изгибе или других видах механического воздействия. Сам по себе лёд уже был известен как носитель этого эффекта: столкновения ледников и напряжения в толще ледяных щитов могут вызывать электрические явления. Однако до сих пор не удавалось использовать этот процесс с практической эффективностью.
В ходе эксперимента ученые замораживали воду с разным содержанием соли (NaCl), создавая образцы льда в виде балок, конусов и пластин. Эти образцы подвергались испытаниям с трёхточечной нагрузкой: лёд помещался на две опоры, а сверху на него оказывалось давление.
Результаты показали, что солёный лёд способен генерировать электрический заряд в 1000 раз активнее, чем чистый. Анализ с использованием электронной микроскопии и рамановской спектроскопии помог объяснить этот эффект: соль препятствует полному затвердеванию воды, оставляя в структуре льда микроскопические каналы, заполненные раствором. Под нагрузкой жидкость начинает циркулировать внутри этих микрополостей, вызывая движение ионов — и, как следствие, возникновение электрического тока. Этот механизм ученые назвали потоковым флексоэлектричеством.
Тем не менее, несмотря на впечатляющий результат, технология пока далека от коммерческого применения. Материалы на основе соленого льда подвержены износу: после многократных изгибов они теряют до 80% своей первоначальной эффективности. Кроме того, по уровню выходной мощности они уступают существующим пьезоэлектрическим материалам — значительная часть энергии теряется в виде тепла.
Однако, по мнению исследователей, при решении этих проблем солёный лёд может стать основой для безопасных и устойчивых источников энергии будущего.
