MADRID, 2 set. (EUROPA PRESS) -
Uma equipe internacional de físicos demonstrou pela primeira vez que o gelo é um material flexoelétrico, o que significa que ele pode produzir eletricidade quando submetido a deformação mecânica.
Publicada na Nature Physics, essa descoberta pode ter implicações importantes para o desenvolvimento de futuros dispositivos tecnológicos e ajudar a explicar fenômenos naturais como a formação de raios em tempestades elétricas, de acordo com os autores, das universidades de Xi'an, Stony Brook e do Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2).
A água congelada é uma das substâncias mais abundantes na Terra. Ela é encontrada em geleiras, picos de montanhas e calotas de gelo. Embora seja um material bem conhecido, o estudo de suas propriedades continua a produzir resultados fascinantes, de acordo com os autores da pesquisa.
"Descobrimos que o gelo gera carga elétrica em resposta ao estresse mecânico em todas as temperaturas. Além disso, identificamos uma fina camada ferroelétrica na superfície em temperaturas abaixo de -113 °C (160 K)", explica o Dr. Xin Wen, membro do Oxide Nanophysics Group do ICN2 e um dos principais pesquisadores do estudo.
"Isso significa que a superfície do gelo pode desenvolver uma polarização elétrica natural, que pode ser revertida com a aplicação de um campo elétrico externo, semelhante à maneira como os polos de um ímã são invertidos. A ferroeletricidade de superfície é uma descoberta fascinante por si só, pois significa que o gelo poderia ter não apenas uma forma de gerar eletricidade, mas duas: ferroeletricidade em temperaturas muito baixas e flexoeletricidade em temperaturas mais altas, até 0 °C."
Essa propriedade coloca o gelo no mesmo nível dos materiais eletrocerâmicos, como o dióxido de titânio, que são usados atualmente em tecnologias avançadas, como sensores e capacitores.
GELO, FLEXOELETRICIDADE E TEMPESTADES
Um dos aspectos mais surpreendentes dessa descoberta é sua conexão com a natureza. Os resultados do estudo sugerem que a flexoeletricidade do gelo poderia influenciar a eletrificação das nuvens durante as tempestades e, portanto, a origem dos raios, informa o ICN2 em um comunicado.
Sabe-se que os raios se formam quando um potencial elétrico se acumula nas nuvens devido a colisões entre partículas de gelo, que se tornam eletricamente carregadas. Esse potencial é posteriormente liberado na forma de raios. Entretanto, o mecanismo pelo qual as partículas de gelo se tornam eletricamente carregadas não foi elucidado, pois o gelo não é piezoelétrico; ele não pode gerar carga simplesmente por ser comprimido durante uma colisão.
No entanto, o estudo mostra que o gelo pode se tornar eletricamente carregado quando é submetido a deformações não homogêneas, ou seja, quando é dobrado ou deformado de forma irregular.
"Durante nossa pesquisa, o potencial elétrico gerado pela flexão de um bloco de gelo foi medido. Especificamente, o bloco foi colocado entre duas placas de metal e conectado a um dispositivo de medição. Os resultados estão de acordo com os observados anteriormente em colisões de partículas de gelo durante tempestades", explica o Prof. Gustau Catalán, líder do ICN2 Oxide Nanophysics Group.
ORIGEM DOS RAIOS
Os resultados sugerem, portanto, que a flexoeletricidade pode ser uma possível explicação para a geração do potencial elétrico que dá origem aos raios durante as tempestades.
Os pesquisadores do grupo já estão explorando novas linhas de pesquisa com o objetivo de explorar essas propriedades do gelo para aplicações práticas.
Embora ainda seja muito cedo para analisar possíveis soluções, essa descoberta poderia abrir caminho para o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos usando o gelo como material ativo, que poderia ser fabricado diretamente em ambientes frios, de acordo com os autores.
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