Um estudo internacional revelou que o gelo, uma das substâncias mais abundantes na Terra, é um material flexoelétrico. Isso significa que ele é capaz de gerar eletricidade quando é deformado ou dobrado de forma irregular.
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A descoberta, publicada em 27 de agosto na revista Nature Physics, não só tem implicações para o desenvolvimento de novas tecnologias, mas também pode ser a chave para entender o fenômeno natural da formação dos raios.
A pesquisa foi coliderada pelo Grupo de Nanofísica de Óxidos do Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2), em colaboração com a Universidade Xi’an Jiaotong, na China, e a Universidade Stony Brook, nos Estados Unidos. Os cientistas demonstraram que o gelo comum produz carga elétrica em resposta a tensões mecânicas em temperaturas de -113 °C até 0 °C.
Além disso, em temperaturas abaixo de -113 °C, a superfície do gelo exibe uma propriedade adicional chamada ferroeletricidade. Nesse estado, a camada superficial desenvolve uma polarização elétrica natural que pode ser invertida com um campo elétrico externo, semelhante à forma como os polos de um ímã podem ser trocados.
Portanto, o gelo pode gerar eletricidade de duas maneiras: pela ferroeletricidade em temperaturas muito baixas e pela flexoeletricidade em temperaturas mais altas, próximas de 0 °C. “O gelo produz eletricidade em resposta ao estresse mecânico em todas as temperaturas”, explica Xin Wen, membro do ICN2, em comunicado.
A conexão com os raios
Há muito tempo se sabe que os raios são formados quando um potencial elétrico se acumula nas nuvens devido a colisões entre partículas de gelo, que ficam eletricamente carregadas. No entanto, o mecanismo exato pelo qual isso acontecia era um mistério, uma vez que o gelo não é piezoelétrico, ou seja, não gera eletricidade quando comprimido.
Pela flexoeletricidade, se tem a explicação que, durante as colisões, as partículas de gelo não são apenas comprimidas, mas também se deformam de maneira irregular. Essa deformação não homogênea, como dobrar ou entortar, gera a carga elétrica necessária.
Tempestade tropical com raios, perto do aeroporto de Santa Marta, na Colômbia
Oscar van der Velde/ NASA
Para comprovar a teoria, os pesquisadores mediram o potencial elétrico gerado pela curvatura de uma placa de gelo em laboratório. “Especificamente, o bloco [de gelo] foi colocado entre duas placas de metal e conectado a um dispositivo de medição. Os resultados correspondem aos observados anteriormente em colisões de gelo com partículas em tempestades”, explica Gustau Catalán , líder do Grupo de Nanofísica de Óxidos do ICN2.
A equipe continua explorando o potencial do gelo para aplicações no mundo real. Eles pretendem desenvolver novos dispositivos eletrônicos que utilizam gelo como material ativo, que poderiam ser fabricados diretamente em ambientes frios.