我們對于冰塊的印象，通常是透明、冰冷、堅硬，是一種再普通不過的物質。我們知道它能讓飲料變涼，能用于保存食物，但你可能從未想過，你手中的那一塊冰，或許隱藏著足以改變我們對物理世界認知的超凡能力。最近，來自巴塞羅那加泰羅尼亞納米科學與納米技術研究所、西安交通大學和紐約州立大學石溪分校的聯(lián)合研究團隊，揭示了普通冰塊一個驚人的秘密：它擁有非凡的電學特性。

這項研究的核心發(fā)現(xiàn)，是冰塊的一種特殊能力，被稱為“撓曲電”。這個詞聽起來很復雜，但原理其實不難理解。簡單來說，撓曲電是指當一種材料被不均勻地彎曲或形變時，它能夠在表面產(chǎn)生電荷。我們之前只在一些特定的晶體材料中發(fā)現(xiàn)過這種現(xiàn)象，但現(xiàn)在，科學家們首次證實，就連我們日常生活中最常見的冰塊，也具有這種特性。當一塊冰受到機械應力，比如被擠壓或彎曲時，它內部的分子結構會發(fā)生輕微變化，從而產(chǎn)生電荷。

這不僅僅是一個有趣的物理現(xiàn)象，它還可能解答一個困擾了科學家們很久的自然謎團：閃電是如何形成的。我們知道，雷暴云中的閃電是由于云層內部的電荷分離和積累導致的。而云層的主要組成部分就是冰晶。研究人員推測，在風暴云劇烈的氣流作用下，冰晶之間會發(fā)生快速、不規(guī)則的碰撞和彎曲，這種撓曲電效應可能就是產(chǎn)生電荷、引發(fā)閃電的重要原因之一。這項研究為我們理解閃電的形成機制提供了全新的視角。

除了撓曲電，科學家們還在研究中有了另一個意外發(fā)現(xiàn)。當冰塊被冷卻到零下113攝氏度以下的極低溫度時，它的表面會形成一個神奇的“鐵電”薄層。鐵電性是指一種材料能夠自發(fā)地產(chǎn)生電極化，并且這種極化方向可以通過外部電場進行反轉。這就像一個微型磁鐵，即使沒有外力，它也具有天然的極性，而且它的“南北極”可以被人為翻轉。這項發(fā)現(xiàn)本身就非常酷，因為它意味著冰塊在極端低溫下，除了撓曲電之外，還擁有另一種獨特的發(fā)電和儲存電能的方式。

這項研究的突破，遠不止于解開閃電之謎。它為我們打開了一個全新的領域，讓我們可以重新審視水的固態(tài)形態(tài)。如果冰塊的這些電學特性能夠被我們掌握和利用，未來或許可以開發(fā)出基于冰的新型傳感器、能源存儲設備，甚至是環(huán)境友好的電子元件。從自然現(xiàn)象到未來科技，我們身邊最普通的物質——冰，正以一種前所未有的方式，向我們展示它的非凡潛能。

參考資料：DOI: 10.1038/s41567-025-02995-6