Scientists find that ice generates electricity when bent
Le GIST
Des scientifiques découvrent que la glace produit de l'électricité lorsqu'elle est courbée
Par l'Université autonome de Barcelone
Édité par Sadie Harley, révisé par Robert Egan
Notes de la rédaction
Flexoélectricité dans les événements d'électrification de la glace. Crédit : Nature Physics (2025). DOI : 10.1038/s41567-025-02995-6
Une étude codirigée par l'ICN2 révèle que la glace est un matériau flexoélectrique, ce qui signifie qu'elle peut produire de l'électricité lorsqu'elle est déformée de manière inégale. Publiée dans Nature Physics, cette découverte pourrait avoir des implications technologiques majeures et éclairer des phénomènes naturels comme la foudre.
L'eau gelée est l'une des substances les plus abondantes sur Terre. On la trouve dans les glaciers, sur les sommets des montagnes et dans les calottes glaciaires polaires. Bien qu'il s'agisse d'un matériau bien connu, l'étude de ses propriétés continue de produire des résultats fascinants.
Une étude internationale impliquant l'ICN2, menée sur le campus de l'UAB, à l'Université Jiaotong de Xi'an (Xi'an) et à l'Université Stony Brook (New York), a démontré pour la première fois que la glace ordinaire est un matériau flexoélectrique.
En d'autres termes, elle peut produire de l'électricité lorsqu'elle est soumise à une déformation mécanique. Cette découverte pourrait avoir des implications importantes pour le développement de futurs dispositifs technologiques et contribuer à expliquer des phénomènes naturels tels que la formation d'éclairs lors d'orages.
Cette étude représente une avancée significative dans notre compréhension des propriétés électromécaniques de la glace.
« Nous avons découvert que la glace génère une charge électrique en réponse à une contrainte mécanique à toutes les températures. De plus, nous avons identifié une fine couche « ferroélectrique » à la surface à des températures inférieures à -113 °C (160 K) », explique le Dr Xin Wen, membre du groupe de nanophysique des oxydes de l'ICN2 et l'un des principaux chercheurs de l'étude.
Cela signifie que la surface de la glace peut développer une polarisation électrique naturelle, qui peut être inversée par l'application d'un champ électrique externe, de la même manière que les pôles d'un aimant peuvent être inversés. La ferroélectricité de surface est une découverte intéressante en soi, car elle signifie que la glace pourrait avoir non pas une seule façon de produire de l'électricité, mais deux : la ferroélectricité à très basse température et la flexoélectricité à des températures plus élevées, jusqu'à 0 °C.
Cette propriété place la glace au même niveau que les matériaux électrocéramiques tels que le dioxyde de titane, actuellement utilisés dans des technologies de pointe comme les capteurs et les condensate
Glace, flexoélectricité et orages
L'un des aspects les plus surprenants de cette découverte réside dans son lien avec la nature. Les résultats de l'étude suggèrent que la flexoélectricité de la glace pourrait jouer un rôle dans l'électrification des nuages lors des orages, et donc dans l'apparition de la foudre.
On sait que la foudre se forme lorsqu'un potentiel électrique s'accumule dans les nuages suite à des collisions entre des particules de glace, qui se chargent électriquement. Ce potentiel est ensuite libéré sous forme de foudre. Cependant, le mécanisme par lequel les particules de glace se chargent électriquement reste obscur, car la glace n'est pas piézoélectrique ; elle ne peut pas générer de charge simplement en étant comprimée lors d'une collision.
Cependant, l'étude montre que la glace peut se charger électriquement lorsqu'elle est soumise à des déformations inhomogènes, c'est-à-dire lorsqu'elle se courbe ou se déforme de manière irrégulière.
« Au cours de nos recherches, le potentiel électrique généré par la flexion d'une plaque de glace a été mesuré. Plus précisément, le bloc a été placé entre deux plaques métalliques et connecté à un appareil de mesure. Les résultats correspondent à ceux observés précédemment lors de collisions glace-particules lors d'orages », explique le professeur Gustau Catalán de l'ICREA, responsable du groupe de nanophysique des oxydes à l'ICN2.
Ces résultats suggèrent donc que la flexoélectricité pourrait être une explication possible de la génération du potentiel électrique à l'origine des éclairs lors des orages.
Les chercheurs du groupe explorent déjà de nouvelles pistes de recherche visant à exploiter ces propriétés de la glace pour des applications concrètes.
Bien qu'il soit encore un peu tôt pour envisager des solutions potentielles, cette découverte pourrait ouvrir la voie au développement de nouveaux dispositifs électroniques utilisant la glace comme matériau actif, pouvant être fabriqués directement dans des environnements froids.
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RESUME
Des scientifiques découvrent que la glace produit de l'électricité lorsqu'elle est pliée.
Une étude codirigée par l'ICN2 révèle que la glace est un matériau flexoélectrique, ce qui signifie qu'elle peut produire de l'électricité lorsqu'elle est déformée de manière inégale. Publiée dans Nature Physics, cette découverte pourrait avoir des implications technologiques majeures et éclairer des phénomènes naturels comme la foudre.
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COMMENTAIRES
Article trés interessant et bien documenté sur les relations possibles avec les phénomènes electriques naturels ..
Pour mes jeunes élèves je signale qu il n' y a jamais eu d essai de récuperation de l energie électrique de la foudre ou des charges dans les cumulo nimbus . Tout au contraire on les bombarde de fusées a l iodure d argent por transformer la glace en pluie et éviter ainsi la grèle !
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More information: X. Wen et al, Flexoelectricity and surface ferroelectricity of water ice, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6
Journal information: Nature Physics
Provided by Autonomous University of Barcelona
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