Свойство соленого льда генерировать электрический ток при деформации может стать основой для новой эры в использовании возобновляемых источников энергии.
Исследователи из Университета Цзяннань (Китай) установили, что лед проявляет феномен флексоэлектричества — способность материала производить электрический ток при деформации. Ранее было известно, что столкновения ледников и напряжения внутри ледовых щитов могут генерировать электроэнергию, однако никто не предлагал методов для эффективного усиления этого эффекта до уровня, пригодного для практического применения, пишет Tech Xplore.
В ходе исследования специалисты создавали разные виды льда, применяя воду с различными уровнями соли (NaCl). В результате удалось получить образцы различных форм, включая конусы, балки и плоские пластины. Для проверки их электрофизических свойств ученые проводили испытания методом трехточечной нагрузки. Замороженный лед помещался на две опорные точки, и на верхнюю поверхность оказывалось усилие, деформирующее его.
Эксперимент продемонстрировал впечатляющие результаты: образцы с солью показывали до тысячи раз большую выработку электрического заряда при нагрузке по сравнению с чистым льдом. Ученые использовали электронную микроскопию и рамановскую спектрометрию для изучения внутренних изменений структуры и определения причин такой значительной разницы. Они выяснили, что молекулы соли препятствуют полному затвердению льда, создавая маленькие отверстия, заполненные солевым раствором. При нагрузке на лед возникает давление, которое заставляет жидкость циркулировать по этим отверстиям. Это перемещение солевого раствора сопровождается движением ионов, что, в свою очередь, генерирует электрический ток.
«Высокие показатели флексоэлектричества соленого льда открывают возможности для реального использования энергии льда и помогают лучше понять механизмы возникновения электрических явлений в ледяных покровах нашей планеты и океанах, таких как спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад», — комментируют авторы исследования.
Несмотря на большие перспективы предложенной технологии, она сталкивается с рядом проблем. Изделия, работающие на основе соленого льда, могут терять до 80% своей первоначальной энергопроизводительности после множества циклов изгиба. Хотя флексоэлектрический эффект значительно увеличен по сравнению с обычным льдом, конечная мощность устройств все равно остается ниже, чем у серийных пьезоэлектрических аналогов, так как значительная часть энергии теряется в виде тепла. Однако, если удастся преодолеть эти трудности и эффективно использовать энергию льда, человечество сможет вступить в новую эпоху экологически чистой и надежной энергетики.
Тем временем в Австралии был уложен первый асфальт из отходов.
Фото: hi-tech.mail.ru