摘要：来自阿拉巴马大学伯明翰分校（UAB）ICN2、西安交通大学（西安）和纽约州立大学石溪分校（纽约州）的团队首次证明了普通冰表现出挠曲电性。这意味着它在机械弯曲或不均匀变形时可以产生电荷。这一发现在未来技术中具有潜在的应用前景，也可能有助于阐明诸如暴风雨期间闪电形

巴塞罗那自治大学

冰弯曲时可以发电，这一过程被称为挠曲电。这一发现与闪电的形成和未来的设备应用息息相关。

冰是地球上最常见的物质之一，覆盖着冰川、山脉和极地。尽管冰为人熟知，但持续的研究仍在不断揭示其行为的惊人之处。

来自阿拉巴马大学伯明翰分校（UAB）ICN2、西安交通大学（西安）和纽约州立大学石溪分校（纽约州）的团队首次证明了普通冰表现出挠曲电性。这意味着它在机械弯曲或不均匀变形时可以产生电荷。这一发现在未来技术中具有潜在的应用前景，也可能有助于阐明诸如暴风雨期间闪电形成等自然过程。

这项研究发表在《自然物理学》杂志上，代表着我们对冰的机电行为理解的重大进步。

“我们发现，在任何温度下，冰都会在机械应力的作用下产生电荷。此外，我们在低于-113ºC（160K）的温度下在其表面发现了一层薄薄的‘铁电’层。这意味着冰表面可以形成自然的电极化，当施加外部电场时，这种电极化可以逆转——类似于磁铁的磁极翻转。表面铁电性本身就是一个很酷的发现，因为它意味着冰可能不仅有一种发电方式，而是两种：在极低温度下表现出铁电性，在高温下直至0°C表现出挠曲电性。”ICN2氧化物纳米物理组首席研究员Xin Wen博士说道。

这种双重能力使冰与二氧化钛等电陶瓷材料并驾齐驱，而这些材料已经应用于传感器和电容器等先进技术中。

冰、挠曲电和雷暴

这项研究最引人注目的成果之一是它与自然过程的联系。研究结果表明，冰的挠曲电行为可能有助于风暴云中电荷的积聚，从而可能在闪电的产生过程中发挥作用。

众所周知，闪电的形成是由于云层中冰粒碰撞产生电势，并带上电荷。这种电势随后以雷击的形式释放。然而，由于冰粒不具有压电性，它无法仅仅通过在碰撞过程中受到压缩就产生电荷，因此冰粒带电的机制尚不清楚。

然而，研究表明，当冰受到不均匀变形时，即当它弯曲或不规则变形时，它就会带电。

“我们在研究中测量了弯曲一块冰块产生的电势。具体来说，我们将冰块放在两块金属板之间，并连接到一个测量装置上。结果与之前在雷暴天气中观察到的冰粒子碰撞结果相符，”ICREA 教授、ICN2 氧化物纳米物理组组长 Gustau Catalán 解释道。

含义和未来应用

因此，结果表明，挠曲电性可能是导致暴风雨期间闪电的电势产生的一种可能解释。

该团队的研究人员已经在探索新的研究方向，旨在将冰的这些特性应用于实际应用。虽然现在讨论潜在的解决方案还为时过早，但这一发现可能为开发以冰为活性材料的新型电子设备铺平道路，这些设备可以直接在寒冷环境中制造。

来源：科学汇改变生活