Un equipo internacional de investigadores, entre ellos dos españoles, ha demostrado que el hielo tiene la capacidad de generar electricidad al deformarse. Este descubrimiento sugiere que el hielo no solo es útil para enfriar, sino que también puede ser un material flexoeléctrico que contribuye a la producción de energía eléctrica.
En los últimos años, se han investigado las propiedades de los materiales piezoeléctricos, que generan electricidad bajo presión. Sin embargo, los materiales flexoeléctricos, aunque conocidos, no habían sido estudiados en profundidad. Estos materiales pueden generar electricidad al ser plegados de manera heterogénea y tienen diversas aplicaciones. Se ha descubierto que la flexoelectricidad, una propiedad que poseen naturalmente los huesos, también se presenta en el hielo, aunque no se había identificado hasta ahora.
Este hallazgo es relevante por dos razones: primero, por las aplicaciones tecnológicas que podría tener, y segundo, por su contribución a la comprensión de cómo se forman los rayos en las tormentas eléctricas, fenómenos que pueden ser devastadores y cuya formación es crucial entender.
¿Por qué es tan importante que el hielo pueda generar electricidad?
Cada vez más científicos se dedican a la búsqueda de fuentes alternativas de energía, dado que muchos métodos actuales son contaminantes o costosos. El hielo, un recurso natural renovable y abundante, podría ser una solución. Aunque no toda el agua está congelada, el hielo es común en glaciares y montañas, y todos tenemos acceso a máquinas de hacer hielo. Aunque el hielo utilizado en este estudio fue a temperaturas mucho más bajas que las que se pueden alcanzar en un congelador doméstico, sigue siendo una opción más accesible y limpia en comparación con el petróleo.
No todo es flexoelectricidad
A temperaturas cercanas a 0 ºC, el hielo puede generar electricidad al deformarse mecánicamente. Sin embargo, los investigadores sometieron el agua congelada a temperaturas mucho más bajas. Al alcanzar los -113 ºC, el hielo también presenta una nueva propiedad conocida como ferroelectricidad en su capa externa. Esta propiedad se manifiesta cuando un material tiene dos polos diferenciados sin la necesidad de un campo eléctrico. La combinación de flexoelectricidad y ferroelectricidad otorga al hielo interesantes propiedades tecnológicas.
¿Y qué tienen que ver los rayos en todo esto?
Las nubes donde se forman los rayos están compuestas por pequeños cristales de hielo. Se ha teorizado que los rayos se generan a partir de impactos entre estos cristales. Si el hielo fuera un material piezoeléctrico, la presión entre los cristales sería suficiente para generar electricidad, pero este no es el caso.
Cuando los cristales chocan, pueden provocar su plegamiento mecánico. Al reconocer que el hielo es un material flexoeléctrico, se entiende mejor el proceso. Los científicos colocaron un bloque de hielo entre dos placas de metal conectadas a un medidor del potencial eléctrico. Al someter el hielo a deformaciones similares a las que ocurren en las nubes, se generó un potencial eléctrico comparable al de un rayo.
La obtención de hielo es sencilla, lo que sugiere que generar electricidad a partir de él podría ser un proceso relativamente fácil. Este descubrimiento requiere de más investigación, pero tiene un prometedor futuro.
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