Учёные обнаружили, что лёд генерирует электричество при изгибе

Флексоэлектричество в процессах электризации льда. Автор: Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6

Международное исследование с участием Института нанонауки Каталонии (ICN2) показало, что обычный лёд является флексоэлектрическим материалом — он может производить электричество при механической деформации. Открытие, опубликованное в Nature Physics, может иметь важные технологические последствия и объясняет природные явления, такие как молнии.

«Мы обнаружили, что лёд генерирует электрический заряд в ответ на механическое напряжение при всех температурах. Кроме того, мы идентифицировали тонкий «сегнетоэлектрический» слой на поверхности при температурах ниже -113°C», — объясняет доктор Синь Вэнь, один из ведущих исследователей.

Это свойство ставит лёд в один ряд с электро-керамическими материалами, такими как диоксид титана, которые используются в современных технологиях — датчиках и конденсаторах.

Экспериментальная установка для измерения флексоэлектричества льда. Автор: Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6

Лёд, флексоэлектричество и грозы

Результаты исследования предполагают, что флексоэлектричество льда может играть роль в электризации облаков во время гроз и, следовательно, в происхождении молний.

Известно, что молнии образуются, когда электрический потенциал накапливается в облаках из-за столкновений между частицами льда, которые электризуются. Однако механизм оставался неясным, поскольку лёд не является пьезоэлектриком — он не может генерировать заряд просто при сжатии во время столкновения.

Исследование показывает, что лёд может электризоваться при неоднородных деформациях, то есть когда он изгибается или деформируется неравномерно.

«Электрический потенциал, генерируемый при изгибе плиты льда, был измерен. Результаты соответствуют ранее наблюдаемым при столкновениях ледяных частиц в грозах», — поясняет профессор Густау Каталан, руководитель группы нанофизики оксидов в ICN2.

Хотя ещё рано обсуждать потенциальные применения, это открытие может проложить путь для разработки новых электронных устройств, использующих лёд в качестве активного материала, которые можно создавать непосредственно в холодных средах.

Больше информации: X. Wen et al, Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6

Источник: Autonomous University of Barcelona