При определенных условиях лед способен вырабатывать электричество. Это знание важно для развития новейших технологий, чтобы бороться с обледенением крыш и дорог, позволяет лучше предсказывать природные явления, такие как молниевые разряды, делать интересные и безопасные эксперименты.
Обычная вода, в том числе растаявший снег, замороженный до состояния льда, вырабатывает электричество: при очень низких температурах (сегнетоэлектричество) и при температурах, близких к замерзанию воды (флексоэлектричество). Ученые выявили тонкий сегнетоэлектрический слой на поверхности льда при температуре ниже -113 градусов Цельсия.
Почти одновременно ученые в США и КНР недавно доказали, что тонкий лед может долго оставаться электрически заряженным, если подвергается неоднородным механическим деформациям. Одно из исследований международной группы ученых из США и Китая — Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) — опубликовано в сентябре 2025 года. А эффекта деформации, как вариант, можно достигнуть вибрацией участка льда импульсами разной частоты.
Открытие способствует разработке новых электронных устройств не только для бытовой морозильной камеры или для уменьшения обледенения крыш, но и в развитии материалов, содержащих лед. Результаты исследования можно объяснить, опираясь на законы физики тел. А основная практическая польза ожидается в прогнозах электризации облаков перед и во время грозы и поведении «небесного электричества» — молниевых разрядов. Грозы и молнии до сих пор пугают многих людей.
Натуральные флексоэлектрические материалы, к которым недавно доказательно причислили лед, как и многие органические вещества, могут генерировать электричество при механической деформации. Электрический ток возникает между двумя точками пластины изо льда при любых температурах, но в разных значениях.
Чтобы фактически увидеть и зафиксировать интересное явление, в форму со льдом вставляют как минимум два токопроводящих электрода — металлических штыря, токосъемника. Ими могут быть стальные спицы, гвозди или другие предметы; главное, чтобы металлы проводили электрический ток.
До заморозки льда проводники заливают водой на небольшой площадке толщиной до 15 мм, они застывают вместе с водой. Затем к контактам подключают милливольтметр с пределом измерения единиц милливольт. Если при этом «пластину» замороженной воды в форме льда накренить (на изгиб) хотя бы в 2−5 градусов, она не сломается, а вольтметр показывает напряжение в значении 20−50 микровольт.
От столь малого напряжения нельзя получить электрический удар, поэтому оно абсолютно безопасно. Но и зарядить смартфон по той же причине невозможно.
Значения «снятого» напряжения зависят от толщины и формы льда, расстояния между участками с «токосъемниками», глубины их проникновения, окружающей температуры и, главное, от биохимического состава замороженной воды. Лед с бОльшим содержанием минеральных солей и сделанный из специально «посоленной» воды имеет и бОльшую величину электрического напряжения между двумя проводниками.
Это означает, что даже на поверхности куска льда возникает естественная электрическая поляризация, которую можно регулировать при приложении внешнего электрического поля. Кроме того, вода может испаряться даже без источника тепла, только под влиянием света. Это явление получило название «фотомолекулярный эффект».
Вот какие открытия случились на рубеже 2025−2026 годов.
Автор — Андрей Кашкаров
Источник — ШколаЖизни.ру