كهرباء الجليد العادي: اكتشاف علمي مدهش

لم تعد كهرباء الجليد العادي من الخيال العلمي. تظهر دراسة رائدة نُشرت في نيتشر فيزيكس أن الجليد يمكن أن يعمل كـ مادة كهربائية مرنة، منتجاً شحنة كهربائية عند تشوهه بشكل غير متساوٍ. تعيد هذه النتيجة تشكيل فهمنا للبرق خلال العواصف الرعدية وتفتح آفاقاً جديدة للتقنيات المبتكرة.

كيف يولد الجليد الكهربائي المرن الكهرباء

كشف العلماء في ICN2 وجامعة شيان جياوتونج وجامعة ستوني بروك أن كهرباء الجليد العادي تظهر عندما يؤدي الإجهاد الميكانيكي إلى ثني أو تشويه الجليد. على عكس الكهرباء الضغطية التي تعتمد على الضغط، تنشأ الكهرباء المرنة من التشوه غير المنتظم.

• التأثير الكهربائي المرن: يطور الجليد شحنة كهربائية عند ثنيه.
• الطبقة الحديدية الكهربائية: تحت -113 درجة مئوية، يُظهر السطح استقطاباً عكسياً.
• مماثل للسيراميك: يتصرف الجليد مثل السيراميك الكهربائي المتقدم مثل ثاني أكسيد التيتانيوم.
  

يسلط هذا السلوك المزدوج الضوء على الخصائص الكهروميكانيكية الفريدة للجليد ويضعه بين المواد ذات الاستخدامات التكنولوجية المتقدمة.

الجليد والكهرباء المرنة وتشكل البرق

أحد أبرز تداعيات كهرباء الجليد العادي هو دورها في الطبيعة. يتشكل البرق عندما تتصادم جزيئات الجليد المشحونة في السحب. حتى الآن، ظلت آلية هذا الشحن غير مؤكدة.

توضح الدراسة أن التشوه غير المنتظم للجليد يمكن أن يولد جهداً كهربائياً كبيراً. كرر الباحثون هذا من خلال ثني الجليد بين ألواح معدنية، مسجلين شحنات متوافقة مع نشاط السحب العاصفة. يؤكد هذا أن الكهرباء المرنة مساهم محتمل في تكوين البرق.

التطبيقات المستقبلية للجليد الكهربائي المرن

يمكن أن يلهم اكتشاف كهرباء الجليد العادي تقنيات جديدة مصممة للبيئات الباردة. يستكشف الباحثون بالفعل التطبيقات المحتملة، بما في ذلك أجهزة الاستشعار والمكثفات وأجهزة حصاد الطاقة المبنية مباشرة من الماء المتجمد.الخاتمة:
كهرباء الجليد العادي هي أكثر من مجرد فضول علمي. من تفسير العواصف الرعدية إلى إلهام الأجهزة المستقبلية، يعيد هذا الاكتشاف تشكيل نظرتنا لإحدى أكثر المواد وفرة على الأرض.