? ?傳統(tǒng)物理學(xué)認(rèn)為，雖然水分子具有極性，但普通六角形冰（Ih相整體呈非極性結(jié)構(gòu)，不能在壓力下產(chǎn)生電極化現(xiàn)象，因而無壓電性。不過這項(xiàng)研究是通過在低溫下對冰梁進(jìn)行三點(diǎn)彎曲變形，測出了因應(yīng)變梯度導(dǎo)致的電極化反應(yīng)，確定了冰有撓曲電性，它的電荷釋放量和像鈦酸鈦這樣的工業(yè)電子陶瓷是一樣多的。
? ?除此之外，研究還發(fā)現(xiàn)低于-113攝氏度時(shí)，冰表面形成一層鐵電性薄膜，具有自發(fā)極化和反轉(zhuǎn)能力，賦予冰另一種電特性。換句話說，冰不只是用來被動(dòng)冷卻的固體，而是有柔性、還能智能響應(yīng)的“活躍”電材料。
? ?這個(gè)發(fā)現(xiàn)打破了冰無法發(fā)電的傳統(tǒng)觀念，將冰納入智能介質(zhì)研究范疇，使其成為具有機(jī)械-電能耦合的天然功能材料，這種力電耦合不僅拓展了物理學(xué)對冰基本特性的認(rèn)知，還為雷暴云中冰粒碰撞及閃電形成機(jī)制開啟了新視角。

自然現(xiàn)象背后的電學(xué)機(jī)制：從云中冰粒到閃電之謎
? ?閃電的成因長期以來被定義為云層中冰粒和霰粒的碰撞產(chǎn)生電荷累積，最終在雷暴中釋放。但為何冰粒能夠帶電，尤其在傳統(tǒng)理論下不具備壓電性的冰，缺乏清晰的力學(xué)電耦合機(jī)制，這成為雷電學(xué)界長期未解的謎題。
? ?本研究首次提出并驗(yàn)證了冰的撓曲電性充當(dāng)云層內(nèi)電荷積累的根本動(dòng)力。研究團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)測得的冰塊彎曲產(chǎn)生的電位，與雷暴云中觀察到的電荷數(shù)據(jù)吻合度高，證明冰粒在碰撞和機(jī)械形變時(shí)通過撓曲電效應(yīng)產(chǎn)生電荷，從而為閃電的“誕生”提供了廣泛存在但此前未見的物理基礎(chǔ)。
? ?這一機(jī)理和自然界里冰晶之間復(fù)雜的形變相契合，不像傳統(tǒng)壓電效應(yīng)有著對稱要求的那些狹隘條件，它適用的范疇更寬泛，解釋能力更強(qiáng)大。
? ?這個(gè)體制不光讓咱們更明白地球大氣電學(xué)的本質(zhì)，還能給火星、南極冰蓋這類別的星球以及極地環(huán)境的冰電現(xiàn)象給出理論上的指導(dǎo)，興許會(huì)變成未來行星氣象和自然雷暴研究的關(guān)鍵突破口。

科技創(chuàng)新前沿：寒冷環(huán)境智能電子新契機(jī)
? ?這項(xiàng)研究不僅有科學(xué)突破的意味，還為寒冷地區(qū)的新技術(shù)研發(fā)帶來了廣闊的想象空間，冰的彎曲電性能可作為低成本、現(xiàn)場制作的智能傳感器與能量收集材料，非常適合超低溫環(huán)境，結(jié)合現(xiàn)有的“冰電池”等冷能存儲技術(shù)，冰基復(fù)合材料有望集感應(yīng)、存儲和轉(zhuǎn)換于一身，成為綠色低碳能源體系的“氣候科技媒介”。
? ?未來借助設(shè)計(jì)讓冰的柔性變形用于發(fā)電，有望改變寒冷地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測、電子設(shè)備自主能量供應(yīng)及智能響應(yīng)狀況，達(dá)成設(shè)備適應(yīng)天氣動(dòng)態(tài)變化，提升工業(yè)和民用的效率與可靠性，除此之外，這將開啟材料科學(xué)、氣象學(xué)和電子技術(shù)的跨學(xué)科融合創(chuàng)新，使“冰的智能化”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，構(gòu)建全新的冰科技時(shí)代。

主觀觀點(diǎn)：冰的“電感知”是基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科技的交匯點(diǎn)
? ?冰擁有了“撓曲電性”與“表面鐵電性”，從毫無反應(yīng)的固態(tài)變?yōu)槟軌蚋兄娏η铱芍悄茼憫?yīng)的“有生機(jī)”狀態(tài)這是科學(xué)史上的里程碑，此發(fā)現(xiàn)并非簡單的物理現(xiàn)象相加，而是對自然世界深層機(jī)理的洞察以及對技術(shù)未來的預(yù)言，它促使人們重新思索日常常見物質(zhì)的潛力，突破“傳統(tǒng)非極性固體不能制電”的思維局限。
? ?從氣象預(yù)警這方面來說，把撓曲電效應(yīng)參數(shù)加進(jìn)去，說不定能讓閃電預(yù)報(bào)變得更精準(zhǔn)；在材料創(chuàng)新這一塊兒，這個(gè)機(jī)制能夠制造出性能優(yōu)良、耐低溫的新材料，給寒冷環(huán)境里的能源和電子技術(shù)開啟嶄新的局面。

? ?總之，冰的電性能變化是科學(xué)和工程的“雙重跨越”，體現(xiàn)了跨學(xué)科視角下基礎(chǔ)科學(xué)的技術(shù)轉(zhuǎn)化價(jià)值，預(yù)示未來冰科技會(huì)朝著“智能介質(zhì)”時(shí)代發(fā)展，是自然和科技范式一次很好的融合與發(fā)展。
? ??聲明：本文的內(nèi)容90%以上為自己的原創(chuàng)，少量素材借助AI幫助。但是，本文所有內(nèi)容都經(jīng)過自己嚴(yán)格審核。圖片素材全部都是來源真實(shí)素材簡單加工或者AI原創(chuàng)。所寫文章宗旨為：專注科技熱點(diǎn)的解讀，用簡單的語言拆解復(fù)雜的問題，無低俗等不良的引導(dǎo)，望讀者知悉。
數(shù)據(jù)來源：本文基于2025年8月底《自然·物理學(xué)》發(fā)表的研究成果及相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)報(bào)道，結(jié)合西安交通大學(xué)、電物理專家申勝平教授團(tuán)隊(duì)的核心數(shù)據(jù)和觀點(diǎn)，確保信息權(quán)威可信。