科学家发现冰在形变时产生电能，开启新的技术途径

一项发表在2025年9月《自然物理学》杂志上的突破性研究揭示，冰在受到不均匀形变时能够产生电能，这一现象被称为“压电效应”（flexoelectricity）。这项由西班牙加泰罗尼亚纳米技术与纳米材料研究所（ICN2）、中国西安交通大学以及美国石溪大学的科学家们共同完成的研究，不仅为理解自然界中的电现象提供了新视角，更为在寒冷环境中开发创新技术开辟了广阔前景。

压电效应是指材料在应力梯度作用下产生电极化的现象。研究人员通过实验证明，尽管纯冰本身不具备压电性，但当冰受到弯曲或扭曲等不均匀形变时，会产生电荷。研究表明，冰的压电效应强度与钛氧化物和钛酸锶等陶瓷材料相当，这些材料常用于电容器和传感器。此外，在低于-113°C的极低温度下，冰的表面会形成一层铁电层，进一步丰富了对冰电特性的认识。

这一发现对于解释自然界中的电现象具有深远意义。例如，在雷暴天气中，冰晶与霰粒的碰撞被认为是电荷分离和闪电形成的重要原因之一。研究表明，冰的压电效应能够解释这些碰撞过程中产生的电荷量，为理解闪电的起源提供了关键线索。

从技术应用角度来看，这项研究为开发新型能源收集和传感设备提供了可能性。设想在极地考察站、高海拔地区或冰封星球上，能够直接利用当地的冰资源制造低成本、可自给自足的传感器或能量收集装置。这种“就地取材”的创新思路，有望降低技术成本，促进可持续发展，并可能为太空探索中的冰卫星提供能源支持。

这项研究的价值在于揭示了冰的隐藏潜能，并鼓励人们以更广阔的视野审视物质世界。通过对物质本质的探索，即使是最熟悉的元素也蕴含着创造更美好、更可持续未来的钥匙，深化了我们与自然的连接。