冬天喝冷饮时,冰块在杯子里碰撞的声音再熟悉不过;冰川在山间缓慢流动,也是常见的自然景观。这些我们习以为常的冰,最近被科学家发现了一个让人意外的本事——弯曲时能发电。
冰的新本事:弯曲能生电
冰是地球上最常见的物质之一,覆盖着冰川、山脉和极地。但最近,来自西班牙纳米科学与纳米技术研究所(ICN2)、西安交通大学和美国石溪大学的研究团队,在《自然・物理》杂志上发表了一项新发现:普通的冰其实有"挠曲电效应"——当它被弯曲或不均匀挤压时,会产生电荷。
简单来说,就像用手掰塑料尺,尺身变形时,冰内部会因为结构变化产生微弱电流。这个发现可不简单,因为过去大家知道冰不是压电材料(压电材料受压就能生电,比如打火机里的晶体),但挠曲电效应不需要均匀挤压,只要形状变弯就能触发。
研究还发现,当温度低于-113℃时,冰的表面会出现一层"铁电层"。这层结构有点像微型磁铁,自带固定的电极性,而且能通过外加电场改变极性方向。也就是说,低温下的冰有两种发电方式:超低温时靠表面的铁电层,零摄氏度左右则靠挠曲电效应。
闪电形成的新线索
这个发现和我们头顶的雷暴天气有啥关系?
大家都知道,闪电是云层中冰粒碰撞积累电荷,最后释放的结果。但问题来了:冰不是压电材料,碰撞时均匀挤压不会生电,那电荷到底咋来的?
研究团队做了个实验:把冰块放在两块金属板之间弯曲,测量产生的电势。结果发现,这种弯曲产生的电荷特性,和雷暴中冰粒碰撞时观测到的电荷积累很像。也就是说,冰在碰撞时可能不是被"压",而是被"掰弯"了——这种不均匀变形触发了挠曲电效应,让冰粒带上电荷,最终形成闪电。
未来能用冰做电子设备?
现在说应用还早,但这个发现给了科学家新方向。比如在寒冷环境里,冰可能直接当电子设备的材料。想象一下,极地科考站用周围的冰做传感器或电容器,是不是挺有意思?
当然,目前还在基础研究阶段,具体怎么把冰的这些特性变成实用技术,还需要更多实验。但至少,我们对冰的认识又深了一步——这个看似普通的物质,藏着不少科学奥秘。
你有没有在生活中注意过冰的特别现象?比如冰块裂开时的闪光,或者冰川断裂的声音?这些可能都和冰的电学特性有关。欢迎在评论区分享你的观察,一起聊聊冰的那些事儿~
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