快科技资讯 09月02日
科学家发现普通冰可发电:揭示闪电成因新机制
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西安交通大学的科学家近期取得突破性发现,首次证明普通冰在低于零摄氏度且受到机械不均匀变形时能够发电。研究表明,冰在机械应力作用下会产生电荷,并在极低温度下形成“铁电”层,预示着冰可能具备两种发电模式。这一发现不仅为冰在电陶瓷材料领域的应用提供了新思路,更有助于解释雷暴中云层带电及闪电起源的长期未解之谜。通过模拟冰粒碰撞与弯曲产生的电势,研究人员发现其结果与自然界观测到的现象高度吻合,为理解闪电的形成过程提供了重要线索,并有望推动未来在柔性发电领域的实际应用。

❄️ 普通冰的发电潜力:研究首次证实,在零摄氏度以下,普通冰在受到不均匀机械变形时可以发电。这一发现颠覆了以往认为冰是非极性材料且无法在压力下发电的认知,揭示了冰在特定条件下具备的柔性电材料特性。

⚡️ 两种发电模式的揭示:科学家在研究中发现,冰在机械应力下会产生电荷,并且在-113℃时表面会形成一层薄薄的“铁电”层。这意味着冰可能存在两种发电机制:一是利用极低温度下的铁电特性,二是利用其柔性变形发电。

⛈️ 闪电成因的新解释:这一研究成果为理解雷暴中云层的带电过程提供了关键线索。传统上,冰粒碰撞是雷暴带电的主要原因,但其带电机制一直不明确。新研究表明,冰的柔性发电特性可能在冰粒碰撞过程中产生电势,从而解释了闪电的起源,填补了科学理解上的空白。

🔬 实验验证与未来展望:研究人员通过测量冰块弯曲时产生的电势,发现其结果与雷暴中冰粒碰撞观测到的现象相符。这一发现不仅具有重要的科学意义,也为未来利用冰的柔性变形发电技术在实际应用中开辟了道路。

快科技9月2日消息,据媒体报道,西安交通大学的科学家首次证明,普通冰是一种柔性电材料,在任何低于零摄氏度的情况下,受到机械不均匀变形时就可以发电。

普通的冰是一种非极性材料,无法在压力下发电。但研究人员发现,在任何温度下,冰都会在机械应力的作用下产生电荷,而在-113℃下,其表面还发现了一层薄薄的“铁电”层。这意味着冰可能有两种发电模式:一是利用极低温度下的铁电特性,二是用柔性变形发电。

这一发现不仅让冰有了类似二氧化钛等电陶瓷材料的应用前景,也可能帮助理解雷暴中云层的带电过程,从而解释闪电的起源。

闪电的形成是由于云层中冰粒碰撞产生电势,随后以雷击的方式释放,但由于冰粒不具有压电性,无法仅通过碰撞过程中的压缩产生电荷,因此过去其带电机制一直不清楚。

但科学家在研究中测量了一块冰弯曲时产生的电势,其结果与此前在雷暴天气中观测到冰粒碰撞结果相符。这一令人惊讶的发现可能与自然现象联系起来,表明,冰的柔性发电特性可能在雷暴中的闪电起源中发挥作用。

未来,研究人员希望能进一步利用冰的柔性变形发电,来实现现实世界中的应用。

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