一项新研究发现，普通的冰块在弯曲或不均匀变形时竟能产生电流。这一发现不仅可能催生新技术，更有望解开雷暴中闪电形成的古老谜团。
我们星球上最常见的物质之一——冰，最近向科学家们揭示了一个隐藏已久的秘密。这种在冰川、山峰和极地冰盖中随处可见的物质，虽然早已为我们所熟知，但对它的深入研究总能带来意想不到的惊喜。
最近，一项由加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所(ICN2)、西安交通大学和纽约石溪大学共同主导的国际研究首次证实，我们日常所见的普通冰块，其实是一种“挠曲电”材料。
简单来说，这意味着当它发生不均匀形变(例如弯曲)时，就能产生电。这一发现不仅可能对未来技术设备的开发产生深远影响，还有助于解释雷暴中闪电形成等自然之谜，标志着我们对冰的机电特性理解迈出了重要一步。
“我们发现，在所有温度下，冰在受到机械应力时都会产生电荷。”该研究的主要研究员之一、ICN2氧化物纳米物理学组的Xin Wen博士解释道，“更有趣的是，在低于-113°C的极低温度下，我们还在冰的表面发现了一个薄薄的‘铁电’层。”
测量冰挠曲电的实验装置
这意味着冰的表面可以产生一种自然的电极化，当施加外部电场时，这种极化可以被反转，这就像磁铁的两极可以被翻转一样。这个发现本身就极具价值，因为它表明冰产生电的方式可能不止一种，而有两种：在极低温度下表现出“铁电性”，而在更高的温度下直至0°C，则表现出“挠曲电性”。这一独特的双重属性，使冰的潜力堪比目前已用于传感器和电容器等先进技术中的二氧化钛等电陶瓷材料。
这项发现最令人惊讶的方面之一，是它与自然现象的深刻联系。研究结果表明，冰的挠曲电效应可能在雷暴期间云层的电化过程中扮演了关键角色，并可能与闪电的起源直接相关。
众所周知，闪电的形成是由于云层中的冰粒相互碰撞而带上电荷，从而积累起巨大的电势，最终以雷击的形式释放。然而，长久以来，冰粒获得电荷的具体机制一直是个谜。科学家们知道冰不具备“压电性”，也就是说，它无法仅仅通过碰撞中的压缩就产生电荷。
而这项新的研究则指出，当冰块受到不均匀的形变，比如在碰撞中发生弯曲或不规则扭曲时，它就能带上电荷。
ICN2氧化物纳米物理学组的负责人Gustau Catalán教授对此进行了更具体的描述：“在我们的研究中，我们精确测量了一块冰在弯曲时产生的电势。我们将一块冰放置在两块金属板之间，并连接到测量设备上。实验结果与此前在雷暴中观测到的冰粒碰撞数据惊人地吻合。”因此，研究结果有力地表明，挠曲电效应可能是解释雷暴中闪电电势产生的关键机制。
目前，该研究团队已经开始探索新的研究方向，旨在将冰的这些独特属性应用于现实世界。
尽管现在讨论具体的解决方案还为时过早，但这一发现无疑为未来开辟了全新的可能性。我们或许可以期待，未来能够在寒冷环境中直接就地取材，制造出以冰为核心材料的全新电子设备。
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