水至柔，上善若水。但冰并不然。事實(shí)上，恰恰相反：水結(jié)晶是剛性和脆性的，容易斷裂和折斷。這就是雪崩和海冰碎裂發(fā)生的原因。

現(xiàn)在，科學(xué)家們剛剛制出了能夠彎曲成環(huán)狀的水冰微纖維，突破了材料原本的最大應(yīng)變力，并為探索冰結(jié)晶物理學(xué)開辟了新的機(jī)會。

冰的行為并不總是符合我們的期望，它的彈性——或者說，缺彈性——就是一個完美的例子。理論上，它的最大彈性應(yīng)變約為15%。但在現(xiàn)實(shí)世界中，曾經(jīng)測量到的最大彈性應(yīng)變不到0.3%。造成這種差異的原因是，冰晶有結(jié)構(gòu)上的缺陷，導(dǎo)致其脆性增加。

因此，由中國浙江大學(xué)的納米科學(xué)家Peizhen Xu領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)試圖制造出結(jié)構(gòu)缺陷盡可能少的冰。

他們在超冷室中配置一根鎢針，其溫度約為零下50攝氏度。水蒸氣被釋放到室內(nèi)，并施加電場。把水分子吸引到針尖，水分子在那里結(jié)晶，形成最大寬度約為10微米的微纖維；比人類頭發(fā)還細(xì)。

下一步是將溫度降低到零下70至零下150攝氏度之間，并在低溫下，嘗試彎曲冰纖維。

在零下150攝氏度時，他們發(fā)現(xiàn)一個直徑為4.4微米的微纖維能夠彎曲成一個近乎圓形的形狀，半徑為20微米。這表明最大彈性應(yīng)變?yōu)?0.9%——比以前更接近理論極限。

更妙的是，當(dāng)研究人員松勁后，它又彈回了之前的形狀。

雖然冰對我們來說可能看起來是一樣的，但它的晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)豐富。冰晶中分子的每一種配置都被稱為相，而且這些相的數(shù)量相當(dāng)多。在與壓力和溫度有關(guān)的各種條件下，相間可以過渡。

通過彎曲冰，研究小組注意到了這樣一種相變：從被稱為冰Ih的形式，即自然界中發(fā)現(xiàn)的普通冰的六邊形晶體形式，到由壓縮冰Ih形成的斜方體形式冰II。這種轉(zhuǎn)變發(fā)生在低于零下70攝氏度的冰微纖維的急劇彎曲過程中，而且也是可逆的。

研究人員指出，這為相變研究提供了一種新方法。

最后，研究小組嘗試用他們近乎完美的冰作為光的波導(dǎo)，將一束光附在微纖維的一端。多個波長的傳輸與最先進(jìn)的硅材料(如氮化硅和二氧化硅)一樣有效，這表明冰的微纖維可以用作低溫下光學(xué)波長的柔性波導(dǎo)。

"我們可以想象使用IMF作為低溫傳感器來研究，例如冰上的分子吸附、環(huán)境變化、結(jié)構(gòu)變化和冰的表面變形等，"研究人員在論文中寫道。

彈性良好的冰，酷到不行哦。

這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)》上。

https://www.sciencealert.com/scientists-have-created-a-new-bendy-and-flexible-form-of-ice