۱۷ سپتامبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: نیتیکا والتر-تصویر نمونه.گتی ایمیجز
برای اکثر ما، یخ یک خطر است. جاده‌ها را به طرز خطرناکی لغزنده و پیاده‌روها را خطرناک می‌کند. این شکل یخ‌زده آب چیزی است که معمولاً سعی می‌کنیم از آن اجتناب کنیم.با این حال، تحقیقات جدید نشان می‌دهد که خم کردن یخ و افزودن نمک به آن می‌تواند این مزاحمت زمستانی را به یک منبع بالقوه انرژی پایدار تبدیل کند.
شین ون و تیمش در دانشگاه شیان جیاتونگ در چین کشف کردند که یخ فلکسوالکتریک است. این بدان معناست که هنگام خم شدن می‌تواند برق تولید کند.
دانشمندان پیش از این فعالیت الکتریکی ضعیفی را در برخورد یخچال‌های طبیعی یا صفحات یخی تحت فشار مشاهده کرده بودند. اما تاکنون کسی نفهمیده بود که چگونه می‌توان این اثر را به اندازه کافی قدرتمند کرد تا برای استفاده عملی به کار رود.
این موفقیت در یخ نمکی نهفته است. محققان در آزمایش‌های خود، آب را با مقادیر مختلف نمک معمولی (NaCl) منجمد کردند.آنها نمونه‌هایی را به شکل‌هایی مانند مخروط، تیر و تخته ایجاد کردند. سپس خروجی الکتریکی آنها آزمایش شد.
برای اندازه‌گیری عملکرد، تیم از آزمایش خمش سه نقطه‌ای استفاده کرد. آنها یخ را روی دو تکیه‌گاه قرار دادند و از بالا به پایین فشار دادند.این کار نمونه‌ها را خم کرد و برق تولید کرد. نتایج قابل توجه بود. خم کردن یخ نمکی تا ۱۰۰۰ برابر بار الکتریکی بیشتری نسبت به یخ خالص تولید کرد.
میکروسکوپ و طیف‌سنجی رامان نشان داد که چرا نمک چنین تفاوتی ایجاد می‌کند. نمک از یخ زدن کامل جلوگیری می‌کند و کانال‌های میکروسکوپی از آب نمکی را به جا می‌گذارد.وقتی فشار یخ را خم می‌کند، این مایع از طریق کانال‌ها جریان می‌یابد. از آنجا که آب در حال حرکت بار دارد، جریان چیزی را ایجاد می‌کند که دانشمندان آن را جریان جاری می‌نامند.
مقیاس این فرصت قابل توجه است. یخ حدود 10٪ از سطح زمین را پوشانده است. در صورت مهار، این چشم‌انداز یخ‌زده می‌تواند به یک منبع انرژی جدید و شگفت‌انگیز تبدیل شود.
همانطور که تیم می‌گوید، “انعطاف‌پذیری بالای یخ شور، چشم‌انداز مهار انرژی یخ را یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر می‌کند و همچنین ممکن است به فعالیت الکتریکی مناطق زمینی پوشیده از یخ و جهان‌های اقیانوسی یخی مانند اروپا یا انسلادوس مرتبط باشد.”
با این حال، یافته‌ها با احتیاط‌هایی همراه هستند. دستگاه‌های یخ شور با خستگی مکانیکی مواجه می‌شوند. پس از چرخه‌های خم شدن متعدد، ظرفیت تولید انرژی آنها تا 80٪ کاهش می‌یابد.
کارایی نیز از دستگاه‌های پیزوالکتریک تجاری عقب می‌ماند. بخش خوبی از انرژی در طول فرآیند به صورت گرما از دست می‌رود.با این حال، پتانسیل همچنان هیجان‌انگیز است. تصور کنید که برق پاک از یخچال‌های طبیعی، صفحات یخی یا سازه‌های یخ شور مهندسی‌شده تولید شود.
چنین انرژی می‌تواند در مناطق سردسیر که استقرار منابع انرژی متعارف دشوارتر است، حیاتی باشد.
پیامدهای این موضوع فراتر از زمین نیز گسترش می‌یابد. قمرهای یخی مانند اروپا و انسلادوس، که دانشمندان از قبل گمان می‌کنند اقیانوس‌های زیرسطحی دارند، می‌توانند روزی آزمایشگاه‌های طبیعی برای این پدیده فراهم کنند.
در حال حاضر، این تحقیق هنوز در مراحل اولیه است. مهندسان باید راه‌هایی برای کاهش اتلاف انرژی و بهبود دوام آن پیدا کنند. با این حال، این کشف، نحوه نگاه ما به یخ را تغییر می‌دهد. نه فقط به عنوان یک خطر یخ‌زده، بلکه به عنوان یک شریک احتمالی در گذار به انرژی پایدار.
این یافته‌ها در مجله Nature Materials منتشر شده است.
