中新網(wǎng)北京9月17日電 (記者 孫自法)施普林格·自然旗下專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《自然-材料》最新發(fā)表一篇中國與西班牙學(xué)者共同完成的物理學(xué)論文稱，鹽冰受力時(shí)產(chǎn)生的電荷量可達(dá)普通冰的千倍。
本項(xiàng)研究的相關(guān)示意圖(圖片來自：文馨)。施普林格·自然 供圖他們認(rèn)為，進(jìn)一步研究可以探索這一現(xiàn)象如何在低溫下用鹽和冰的混合物持續(xù)產(chǎn)能，這對冰地質(zhì)結(jié)構(gòu)有很大意義，例如在冰川或太陽系外層的衛(wèi)星(木衛(wèi)二或土衛(wèi)二)上開展相關(guān)應(yīng)用研究。
該論文介紹，地球表面有10%被冰覆蓋，在彎曲時(shí)會(huì)產(chǎn)生電能，但其潛在能量尚未得到開發(fā)。這一被稱為“撓曲電效應(yīng)”的現(xiàn)象取決于材料，但純水冰產(chǎn)生的電流(約為每米1-10納庫倫)不足以驅(qū)動(dòng)小型電子設(shè)備。
本項(xiàng)研究的相關(guān)示意圖(圖片來自：文馨)。施普林格·自然 供圖在本項(xiàng)研究中，論文共同通訊作者、中國西安交通大學(xué)博士畢業(yè)生文馨、申勝平教授和西班牙加泰羅尼亞納米科技研究所古斯陶·卡塔蘭(Gustau Catalan)教授等合作發(fā)現(xiàn)，以不同濃度一起冷凍鹽和水，鹽冰產(chǎn)生的撓曲電效應(yīng)系數(shù)會(huì)隨著鹽度增加而提升。具體而言，含鹽量25%(按重量計(jì))的冰體，能達(dá)到每米1-10微庫倫的電效應(yīng)，比純水冰高1000倍，比純鹽高百萬倍。他們證明，“撓曲電效應(yīng)”的增強(qiáng)是由于冰晶體完全融化前鹽會(huì)聚集在內(nèi)部的晶粒界面處。當(dāng)冰體彎曲時(shí)，鹽水從受壓側(cè)流向受拉表面，從而產(chǎn)生電荷。
本項(xiàng)研究的相關(guān)示意圖(圖片來自：文馨)。施普林格·自然 供圖研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)指出，雖然后續(xù)還需進(jìn)一步研究來確定“鹽冰發(fā)電”這種能量生成方式以及如何為電子設(shè)備供電，但本項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)已表明，寒冷地區(qū)有望實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)且廉價(jià)的能量采集和傳感裝置使用。此外，這一研究成果在鹽離子和冰混合的自然系統(tǒng)(如冰川或太陽系外層衛(wèi)星)中也可能有重要意義。(完)