Science：浙大团队制取出柔韧的水冰纤维

水至柔，上善若水。但冰并不然。事实上，恰恰相反：水结晶是刚性和脆性的，容易断裂和折断。这就是雪崩和海冰碎裂发生的原因。

现在，科学家们刚刚制出了能够弯曲成环状的水冰微纤维，突破了材料原本的最大应变力，并为探索冰结晶物理学开辟了新的机会。

冰的行为并不总是符合我们的期望，它的弹性——或者说，缺弹性——就是一个完美的例子。理论上，它的最大弹性应变约为15%。但在现实世界中，曾经测量到的最大弹性应变不到0.3%。造成这种差异的原因是，冰晶有结构上的缺陷，导致其脆性增加。

因此，由中国浙江大学的纳米科学家Peizhen Xu领导的团队试图制造出结构缺陷尽可能少的冰。

他们在超冷室中配置一根钨针，其温度约为零下50摄氏度。水蒸气被释放到室内，并施加电场。把水分子吸引到针尖，水分子在那里结晶，形成最大宽度约为10微米的微纤维；比人类头发还细。

下一步是将温度降低到零下70至零下150摄氏度之间，并在低温下，尝试弯曲冰纤维。

在零下150摄氏度时，他们发现一个直径为4.4微米的微纤维能够弯曲成一个近乎圆形的形状，半径为20微米。这表明最大弹性应变为10.9%——比以前更接近理论极限。

更妙的是，当研究人员松劲后，它又弹回了之前的形状。

虽然冰对我们来说可能看起来是一样的，但它的晶体结构相当丰富。冰晶中分子的每一种配置都被称为相，而且这些相的数量相当多。在与压力和温度有关的各种条件下，相间可以过渡。

通过弯曲冰，研究小组注意到了这样一种相变：从被称为冰Ih的形式，即自然界中发现的普通冰的六边形晶体形式，到由压缩冰Ih形成的斜方体形式冰II。这种转变发生在低于零下70摄氏度的冰微纤维的急剧弯曲过程中，而且也是可逆的。

研究人员指出，这为相变研究提供了一种新方法。

最后，研究小组尝试用他们近乎完美的冰作为光的波导，将一束光附在微纤维的一端。多个波长的传输与最先进的硅材料(如氮化硅和二氧化硅)一样有效，这表明冰的微纤维可以用作低温下光学波长的柔性波导。

"我们可以想象使用IMF作为低温传感器来研究，例如冰上的分子吸附、环境变化、结构变化和冰的表面变形等，"研究人员在论文中写道。

弹性良好的冰，酷到不行哦。

这项研究已经发表在《科学》上。

https://www.sciencealert.com/scientists-have-created-a-new-bendy-and-flexible-form-of-ice

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