Một nghiên cứu vừa được công bố trên Nature Physics cho thấy băng thông thường (băng Ih) có khả năng sinh điện khi bị uốn cong — hiệu ứng gọi là flexoelectric — mà trước nay khoa học chưa rõ; phát hiện này có thể giúp hiểu rõ hơn về sét và ứng dụng trong môi trường lạnh.

Flexoelectric là gì và cơ chế sinh điện từ băng

Flexoelectric là hiệu ứng sinh điện khi một vật liệu chịu ứng suất không đồng đều — ví dụ uốn cong hoặc xoắn — khiến một bên chịu kéo, bên còn lại chịu nén. Băng Ih không có cấu trúc tinh thể giống vật liệu áp điện, nhưng flexoelectric cho phép nó phân cực khi bị biến dạng cơ học.

Nhóm nghiên cứu từ ICN2 (Viện Khoa học Nano Catalan), Đại học Tây An và Đại học Stony Brook đã làm thử nghiệm với “tụ điện băng” — tấm băng mỏng kẹp giữa điện cực — rồi uốn cong chúng. Kết quả cho thấy điện tích phát sinh được đo đạc ở nhiều nhiệt độ từ −130°C tới điểm băng tan.

Ý nghĩa với thiên nhiên và hiện tượng sét

Hiệu ứng này có thể là chìa khóa giúp giải mã một bí ẩn lâu dài: cách sét hình thành trong các đám mây. Khi các tinh thể băng và hạt mưa đá tương tác, họ uốn cong và mắc lực cơ học, dẫn tới phân cực flexoelectric và tạo điện trường, hỗ trợ sự tích điện cần thiết để sét xuất hiện.

Phát hiện này cũng giúp bổ sung kiến thức về cách băng chịu ứng suất trong môi trường băng giá như Nam Cực, đỉnh núi cao hoặc vệ tinh. Băng có thể trở thành vật liệu “hoạt động” trong các cảm biến, tụ điện sinh học trong môi trường cực lạnh.

Với phát hiện này, băng có thể được dùng để chế các thiết bị điện tử tạm thời trong môi trường lạnh — dùng cảm biến hoặc nguồn điện nhỏ khi các vật liệu khác khó hoạt động.

Giáo sư Gustau Catalán — trưởng nhóm nghiên cứu tại ICN2 — cho biết phát hiện mở đường cho thiết kế cảm biến nhúng trong sông băng, bề mặt thu năng lượng trên vệ tinh đóng băng, hoặc những thiết bị theo dõi môi trường ở vùng núi cao.

Theo: Dân trí

Từ Khóa: