冰的驚人電能：雷電的秘密與未來的科技之光

「冰凍三尺，非一日之寒」，這句諺語我們耳熟能詳，但你可能不知道，看似平凡的冰，竟然蘊藏著驚人的電能！科學家發現，當冰受到擠壓或彎曲時，竟能產生電力，甚至在極低溫下還會呈現鐵電性。這個發現不僅可能解開雷電形成的謎團，更有機會催生能在寒冷環境中運作的全新電子裝置！

冰，這個存在於地球各個角落、從冰川到冰箱都可見的物質，一直以來都是科學研究的對象。然而，最近一項由ICN2（加泰隆尼亞奈米科技研究院）、西安交通大學和紐約州立大學石溪分校共同領導的研究，揭示了冰的驚人秘密：冰具有「撓曲電性」(flexoelectricity)。這意味著，當冰受到不均勻的形變，例如彎曲或擠壓時，就能產生電力。想像一下，當冰山崩落，或是冰雹在雲層中碰撞時，都可能產生微小的電流。這項發現發表在《自然物理》(Nature Physics)期刊上，為我們對冰的電學性質帶來了全新的認識。想更深入了解這項研究，可以在網路上搜尋”Nature Physics ice flexoelectricity” 找到相關資訊。

雷電的形成一直是個令人著迷的自然現象。我們知道，雷電的產生是因為雲層中電荷累積，當電位差達到一定程度時，就會以閃電的形式釋放。但雲層中的冰晶是如何帶電的呢？過去，科學家認為冰不具備壓電性，也就是說，單純的擠壓並不能讓冰產生電荷。然而，新的研究表明，當冰受到不均勻的形變時，撓曲電性就會發揮作用，產生電荷。這暗示著，雲層中冰晶的碰撞和摩擦，可能就是雷電產生的重要原因之一。未來的研究或許能更精確地模擬雲層中的帶電過程，讓我們更了解雷電的形成機制，甚至預測雷電發生的機率。

除了撓曲電性之外，研究人員還發現，在極低溫（-113°C以下）的環境中，冰的表面會形成一層薄薄的「鐵電層」(ferroelectric layer)。鐵電材料具有自發性的電極化，而且這個極化方向可以透過外部電場來改變，就像磁鐵的磁極可以翻轉一樣。這代表冰在極低溫下，不僅能透過撓曲電性產生電力，還能透過鐵電性儲存和控制電荷。ICN2氧化物奈米物理研究團隊的Xin Wen博士表示，這使得冰成為一種獨特的材料，同時具備撓曲電性和鐵電性兩種產生電力的方式。

這項研究不僅對基礎科學有著重要的意義，也為未來的科技應用開闢了新的道路。研究團隊已經開始探索如何利用冰的這些電學特性，開發新的電子裝置。想像一下，未來我們或許可以使用冰作為 активний 材料，製造出能在極地或外太空等寒冷環境中運作的感測器、電容器或其他電子元件。由於冰是地球上含量最豐富的物質之一，如果能善用其電學特性，將有助於降低科技產品的製造成本，並推動綠色科技的發展。

儘管這項研究帶來了令人振奮的發現，但我們也必須承認，冰的電能應用目前仍處於非常早期的階段。例如，如何有效地控制和利用冰產生的微弱電力，以及如何克服冰在不同環境下的不穩定性，都是未來需要解決的問題。此外，我們對於冰的電學性質的了解仍然有限，還有許多未知的現象等待我們去探索。不過，可以確定的是，這項研究已經為我們打開了一扇新的窗戶，讓我們重新認識這個看似平凡的物質，並看到了它在科技領域的無限潛力。

「探索的旅程永無止境」，如同這項對冰的研究，科學的道路上充滿了驚喜和挑戰。或許在不久的將來，我們就能見證冰的電能在生活中發光發熱，為人類帶來更美好的未來。

Ref:

Universitat Autònoma de Barcelona. (2025, September 21). Ordinary ice found to
have shocking electrical powers. ScienceDaily. Retrieved September 21, 2025 from
www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250921090846.htm