Với hầu hết chúng ta, băng tuyết là một mối nguy hiểm. Từ việc làm đường sá trơn trượt đến bao phủ vỉa hè, dạng đông cứng của băng này là thứ chúng ta thường tìm cách né tránh. Tuy nhiên, một khám phá mới cho thấy việc uốn cong băng và thêm muối vào đó có thể biến sự phiền toái trong mùa đông này thành một nguồn năng lượng bền vững mới.

Ông Xin Wen và nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Giao thông Tây An ở Trung Quốc đã phát hiện ra rằng băng có tính chất điện-uốn (flexoelectric), một hiện tượng mà vật liệu tạo ra điện khi bị uốn cong. Mặc dù trước đây người ta đã biết rằng các sông băng va chạm hoặc các tảng băng chịu áp lực có thể tạo ra điện, nhưng chưa ai tìm ra cách làm cho hiệu ứng này đủ mạnh để ứng dụng trong thực tế.

Uốn cong băng mặn

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Materials, các nhà khoa học mô tả cách họ tạo ra các mẻ băng khác nhau bằng cách đông lạnh nước với nhiều nồng độ muối ăn (NaCl) khác nhau, từ không có muối đến nồng độ rất cao. Họ đã tạo ra các mẫu vật với hình dạng cụ thể, bao gồm hình nón, thanh dầm và tấm phẳng.

Để đo sản lượng điện, nhóm đã cho các mẫu băng đông lạnh trải qua một thí nghiệm uốn ba điểm. Thí nghiệm này bao gồm việc đặt mẫu băng lên hai giá đỡ rồi tác động một lực từ trên xuống, khiến băng bị uốn cong. Kết quả thật đáng kinh ngạc: việc uốn cong các mẫu băng mặn giúp chúng tạo ra điện tích hiệu quả hơn tới 1.000 lần so với băng nguyên chất.

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi và quang phổ Raman để quan sát bên trong các mẫu băng, nhằm tìm hiểu tại sao việc thêm muối lại hiệu quả đến vậy. Họ phát hiện ra rằng muối ngăn băng đông cứng hoàn toàn và tạo ra các kênh siêu nhỏ chứa đầy nước muối. Khi băng bị uốn cong, áp suất sẽ đẩy dòng chất lỏng này chảy qua các kênh. Vì nước mang điện tích khi di chuyển, dòng chảy này đã tạo ra một dòng điện.

Tiềm năng và Thách thức

Với việc băng bao phủ khoảng 10% bề mặt Trái Đất, tiềm năng tạo ra điện từ nguồn tài nguyên chưa được khai thác này là rất lớn. "Tính chất điện-uốn cao của băng mặn đưa viễn cảnh khai thác năng lượng từ băng đến gần hơn với thực tế, và cũng có thể liên quan đến hoạt động điện ở các vùng đất liền bị băng bao phủ và các thế giới đại dương băng giá như Europa hay Enceladus," các nhà nghiên cứu viết.

Dù đầy hứa hẹn, công nghệ này không phải không có thách thức. Các thiết bị băng mặn gặp phải tình trạng mỏi cơ học, mất tới 80% khả năng tạo ra năng lượng sau nhiều chu kỳ uốn cong liên tục. Và mặc dù hiệu ứng điện-uốn mạnh hơn nhiều lần so với băng nguyên chất, công suất đầu ra vẫn thấp hơn so với các vật liệu áp điện (piezoelectric) thương mại, vì một phần đáng kể năng lượng điện bị lãng phí dưới dạng nhiệt. Dù vậy, nếu chúng ta có thể khai thác được năng lượng từ băng, điều này có thể mở ra một kỷ nguyên mới của năng lượng sạch và bền vững.

P.T.T (NASTIS), theo https://techxplore.com/news/, 2025