Descobreixen que el gel salat produeix electricitat i podria explicar com es formen els llamps
La recerca va començar fa uns cinc anys, quan Gustau Catalán i Xin Wen, investigadors de l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) i de la Xi'an Jiaotong University respectivament, mesuraven el grau d'electricitat d'un material al ser deformat, un fenomen que es coneix com a flexoelectricitat.
Va ser aleshores que es van adonar que aquesta propietat augmentava si l'aire condicionat estava en marxa. Els científics van arribar a una conclusió: com més humitat hi ha en l'ambient, més electricitat pot generar un material.
Sota aquesta premissa, es van proposar analitzar la flexoelectricitat de l'aigua. L'única manera de doblegar-la era congelar-la i convertir-la en gel.
A partir d'aquí van començar els experiments al laboratori. Creant capes de gel entre dues plaques de metall van poder captar la càrrega que generaven i van veure que el gel tenia un coeficient flexoelèctric. Pel professor ICREA de l'ICN2, Gustau Catalán, la recerca anava més enllà.
Sabem que l'aigua salada és més conductora i ens vam plantejar que el gel salat potser generava més electricitat.
Amb aquesta idea, l'equip va afegir sal a l'aigua i, en congelar-la i doblegar-la, es van adonar que la capacitat de produir electricitat es multiplica fins a mil vegades. Un coeficient prou alt per ser útil com a dispositiu en un entorn fred.
Aplicacions tecnològiques en entorns freds
La descoberta situa el gel salat al nivell d'alguns dels materials que s'utilitzen actualment en electrònica. Ara bé, el gel té l'inconvenient que es fon. Per això, Gustau Catalán apunta que amb el gel salat es podrien arribar a dissenyar futures aplicacions tecnològiques per fabricar-les en regions extremes com l'Antàrtida.
Seria fàcil i barat fer sensors de gel per detectar, per exemple, moviments sísmics, sobretot en llocs remots.
Més enllà de poder desenvolupar nous dispositius electrònics, els científics ja investiguen com implementar el mecanisme que fa que el gel salat doblegat generi energia en altres materials. Si s'observa microscòpicament, entre els grans de gel hi ha una capa líquida que porta ions de sal, que són ions elèctrics.
Per Catalán, aquest mecanisme que han descobert no és exclusiu del gel i el volen explorar ara en altres materials. "Si t'oblides del material i et centres en el mecanisme, segurament podem aconseguir efectes similars amb materials porosos que existeixen a temperatura ambient", diu. Materials com ara ceràmiques o esponges.
Darrere la formació dels llamps
La troballa té connexions amb la natura. Fins ara se sap que els llamps es formen quan es genera un potencial elèctric als núvols, produït per múltiples col·lisions entre les partícules de gel que hi ha presents. Un potencial elèctric que després s'allibera en forma de llamp.
Els investigadors creuen que la flexoelectricitat del gel podria tenir un paper important en l'electrificació dels núvols en les tempestes i això podria donar peu a conèixer com es formen els llampecs.
Segons Gustau Catalán, se sabia que el gel estava darrere de la càrrega dels núvols, però es desconeixia com s'ho feia el gel per carregar-se. La resposta és que es deforma quan xoca i es doblega. És en aquest moment que es produeix una càrrega flexoelèctrica.
La suma de l'electricitat de tots els milions de partícules de gel que hi ha als núvols és capaç de produir un voltatge prou gran per generar un llampec.
L'estudi s'ha publicat a la revista Nature Materials.
