(大紀元記者)有研究發現,冰是一種具有撓曲電效應的材料,當它在不均勻變形時可以產生電力。這項發現可能對未來技術設備的發展具有重要意義,而且有助於解釋雷暴中閃電的形成等自然現象。

西班牙巴塞隆拿自治大學(Autonomous University of Barcelona)在9月1日發布的新聞稿中指出,冰凍的水是地球上最豐富的物質之一。它存在於冰川、山峰和極地冰蓋中。儘管它是一種眾所周知的物質,但科學家對其特性的研究仍不斷取得進展。

在由該校和加泰隆尼亞納米科學與納米技術研究所(Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology,ICN2)等研究機構所共同參與的一項國際研究中,研究人員首次證明普通的冰是一種撓曲電材料。

換句話說,當冰受到機械變形時就可以產生電力。這項研究代表人們對冰的機電特性的了解向前邁出了重要一步。

研究人員發現,冰在任何溫度下都會在機械應力的作用下產生電荷。此外,他們在低於-113℃的溫度下,在冰的表面發現了一層薄薄的「鐵電」層。

這意味著冰的表面可以形成自然的電極化,當施加外部電場時,這種電極化可以逆轉——類似於磁鐵的磁極翻轉。

因此,冰可能有兩種發電方式,一種是在極低溫度下的鐵電性(ferroelectricity),另一種是在較高溫度下的撓曲電性(flexoelectricity)。

這種特性使冰與二氧化鈦等電子陶瓷材料處於同等地位,目前二氧化鈦被應用在感測器和電容器等先進技術上。

這項研究的另一個驚人發現是它與大自然的關連。研究結果表明,冰的撓曲電性可能在雷暴期間雲層的帶電過程中發揮作用,進而成為閃電的起源。

ICN2氧化物納米物理組負責人加泰隆(Gustau Catalán)說:「在我們的研究中,我們測量了彎曲一塊冰塊所產生的電位。具體來說,我們將冰塊放在兩塊金屬板之間,並連接到一個測量裝置上。結果與先前在雷暴天氣中觀察到的冰粒子碰撞結果相符。」

因此,撓曲電現象可能是雷暴天氣中產生電位並引發閃電的可能原因之一。

該團隊的研究人員已經在探索新的研究方向,希望能利用冰的這些特性來實現現實世界中的應用。

研究人員說,這項發現可能為開發使用冰作為活性材料的新型電子設備鋪平道路,這種活性材料可以在寒冷的環境中直接製造。

上述研究成果於8月27日發表在《自然-物理學》(Nature Physics)期刊上。#

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