Gelo gera eletricidade e desvenda mistério dos raios

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 04/09/2025

Flexoeletricidade

Os cientistas sempre descreveram o gelo de gua como um material inerte. Apesar de ser considerado um mineral e ter mais de 20 estruturas qumicas diferentes, apenas sua flutuabilidade passiva na gua se destaca, sendo essencial para o equilbrio do clima terrestre.

Mas parece que o gelo comum, conhecido pelos cientistas como gelo hexagonal Ih, pode ser muito mais interessante do que isso.

Xin Wen e colegas da Universidade Autnoma de Barcelona, na Espanha, acabam de descobrir que o gelo de gua pode produzir eletricidade quando deformado de forma irregular – dobrado, esticado ou torcido. E, se isto no fosse suficiente, ele gera eletricidade por dois mecanismos diferentes.

A descoberta principal que, ao ser deformado, o gelo comum se comporta como um material flexoeltrico. A flexoeletricidade uma parente mais jovem – ela foi descoberta h pouco tempo – do j bem conhecido efeito piezoeltrico, em que determinados slidos desenvolvem um campo eltrico interno quando so comprimidos ou esticados. A diferena que a piezoeletricidade exige simetrias muito precisas dos cristais, enquanto a flexoeletricidade no tem essa exigncia.

Embora as molculas individuais de gua sejam polares, o gelo um material apolar, o que significa que ele no pode gerar eletricidade sob presso – em outras palavras, o gelo no piezoeltrico.

“No entanto, ele pode, em princpio, gerar eletricidade sob flexo, pois o acoplamento entre polarizao e gradiente de deformao (flexoeletricidade) sempre permitido pela simetria. Aqui, medimos a flexoeletricidade do gelo e constatamos que ela comparvel de eletrocermicas de referncia, como TiO₂ e SrTiO₃,” contou a equipe.

Ferroeletricidade

Mas isso no tudo. Alm da flexoeletricidade, os cientistas tambm detectaram um comportamento ferroeltrico na superfcie do gelo durante a deformao e sob temperaturas mais baixas.

“Ns descobrimos que o gelo gera carga eltrica em resposta ao estresse mecnico em todas as temperaturas. Alm disso, identificamos uma fina camada ‘ferroeltrica’ na superfcie em temperaturas abaixo de -113 C,” contou o professor Wen.

Essa propriedade coloca o gelo no mesmo nvel de materiais eletrocermicos de ponta, que vm sendo usados na fabricao de sensores e capacitores.

“Isso significa que a superfcie do gelo pode desenvolver uma polarizao eltrica natural, que pode ser revertida quando um campo eltrico externo aplicado – semelhante inverso dos polos de um m. A ferroeletricidade da superfcie uma descoberta interessante por si s, pois significa que o gelo pode ter no apenas uma maneira de gerar eletricidade, mas duas: ferroeletricidade em temperaturas muito baixas e flexoeletricidade em temperaturas mais altas, at 0 C,” disse Wen.

Gelo nas tempestades

Ser necessrio um pouco de criatividade para criar geradores eltricos de gelo – nos polos da Terra e da Lua ou em Marte eles seriam bem-vindos – mas h outro aspecto crucial nesta descoberta: A flexoeletricidade do gelo pode ser a responsvel pela eletrificao das nuvens durante as tempestades e, portanto, pode explicar a origem dos raios.

Sabemos que os raios se formam quando um potencial eltrico se acumula nas nuvens devido a colises entre partculas de gelo, que se tornam eletricamente carregadas – no fim das contas, esse potencial liberado como um raio. No entanto, ningum entendia o mecanismo pelo qual as partculas de gelo se tornam eletricamente carregadas, j que o gelo no piezoeltrico – ele no gera carga eltrica simplesmente pela compresso gerada durante as colises.

A descoberta de que o gelo pode ficar eletricamente carregado quando submetido a deformaes no homogneas, ou seja, quando se curva ou se deforma irregularmente, pode finalmente ter desvendado o mistrio: A flexoeletricidade pode ser a explicao para a gerao do potencial eltrico que gera os raios durante as tempestades.

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