对多数人而言,冰是危险源,会让道路和人行道湿滑难行,人们通常会尽量避免接触。但新的研究表明,弯曲冰块并添加盐,可将这种冬季麻烦转化为潜在的可持续能源。

中国西安交通大学的辛文及其团队发现,冰具有挠曲电性,即弯曲时能够发电。此前,科学家虽在碰撞的冰川或受压的冰盖中观察到微弱电活动,但一直未能弄清如何让这种效应足够强大以实现实际应用。
此次研究的突破在于使用咸冰。实验中,研究人员用不同量的普通盐(NaCl)冻结水,制作出锥形、梁形和板形等形状的样品,并测试其电输出。
为测量性能,研究小组采用三点弯曲测试,将冰块置于两个支架上,再从上方下压使其弯曲,从而产生电能。结果显示,弯曲咸冰产生的电荷比纯冰高出1000倍。
通过显微镜和拉曼光谱,研究人员揭示了盐产生巨大差异的原因。盐能阻止冰完全冻结,留下微小的咸水通道。当压力使冰弯曲时,液体流过通道,流动的水携带电荷形成流动电流。
这一发现意义重大。冰覆盖了地球表面约10%的面积,若能加以利用,这片冰冻土地可能成为全新的能源来源。研究小组称,“盐冰的高挠曲电性使利用冰能的愿景更接近现实,还可能与冰雪覆盖的陆地区域和冰冷的海洋世界(如木卫二或土卫二)的电活动有关”。
不过,这一发现也存在一些问题。盐冰装置面临机械疲劳,多次弯曲后发电能力会下降高达80%,其效率也落后于商用压电设备,生产过程中很大一部分能量以热量形式损失。
尽管如此,其潜力仍令人兴奋。利用冰川、冰盖或人工盐水冰结构产生清洁电力,对传统能源难以部署的寒冷地区至关重要。其影响还可能超出地球,科学家怀疑木卫二和土卫二等冰卫星上的地下海洋,未来或可为这种现象提供天然实验室。
目前,这项研究仍处于早期阶段,工程师需找到减少能量损失和提高耐久性的方法。但这一发现重新定义了人们对冰的认知,冰不再仅被视为冰冻危害,而是有望成为向可持续能源转型的潜在伙伴。该研究结果已发表在《自然材料》杂志上。














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