冰块弯曲能产电，雷暴机制或重写

​ ​传统物理学认为，虽然水分子具有极性，但普通六角形冰（Ih相整体呈非极性结构，不能在压力下产生电极化现象，因而无压电性。不过这项研究是通过在低温下对冰梁进行三点弯曲变形，测出了因应变梯度导致的电极化反应，确定了冰有挠曲电性，它的电荷释放量和像钛酸钛这样的工业电子陶瓷是一样多的。
​ ​除此之外，研究还发现低于-113摄氏度时，冰表面形成一层铁电性薄膜，具有自发极化和反转能力，赋予冰另一种电特性。换句话说，冰不只是用来被动冷却的固体，而是有柔性、还能智能响应的“活跃”电材料。
​ ​这个发现打破了冰无法发电的传统观念，将冰纳入智能介质研究范畴，使其成为具有机械-电能耦合的天然功能材料，这种力电耦合不仅拓展了物理学对冰基本特性的认知，还为雷暴云中冰粒碰撞及闪电形成机制开启了新视角。

自然现象背后的电学机制：从云中冰粒到闪电之谜
​ ​闪电的成因长期以来被定义为云层中冰粒和霰粒的碰撞产生电荷累积，最终在雷暴中释放。但为何冰粒能够带电，尤其在传统理论下不具备压电性的冰，缺乏清晰的力学电耦合机制，这成为雷电学界长期未解的谜题。
​ ​本研究首次提出并验证了冰的挠曲电性充当云层内电荷积累的根本动力。研究团队通过实验测得的冰块弯曲产生的电位，与雷暴云中观察到的电荷数据吻合度高，证明冰粒在碰撞和机械形变时通过挠曲电效应产生电荷，从而为闪电的“诞生”提供了广泛存在但此前未见的物理基础。
​ ​这一机理和自然界里冰晶之间复杂的形变相契合，不像传统压电效应有着对称要求的那些狭隘条件，它适用的范畴更宽泛，解释能力更强大。
​ ​这个体制不光让咱们更明白地球大气电学的本质，还能给火星、南极冰盖这类别的星球以及极地环境的冰电现象给出理论上的指导，兴许会变成未来行星气象和自然雷暴研究的关键突破口。

科技创新前沿：寒冷环境智能电子新契机
​ ​这项研究不仅有科学突破的意味，还为寒冷地区的新技术研发带来了广阔的想象空间，冰的弯曲电性能可作为低成本、现场制作的智能传感器与能量收集材料，非常适合超低温环境，结合现有的“冰电池”等冷能存储技术，冰基复合材料有望集感应、存储和转换于一身，成为绿色低碳能源体系的“气候科技媒介”。
​ ​未来借助设计让冰的柔性变形用于发电，有望改变寒冷地区的环境监测、电子设备自主能量供应及智能响应状况，达成设备适应天气动态变化，提升工业和民用的效率与可靠性，除此之外，这将开启材料科学、气象学和电子技术的跨学科融合创新，使“冰的智能化”变为现实，构建全新的冰科技时代。

主观观点：冰的“电感知”是基础科学与应用科技的交汇点
​ ​冰拥有了“挠曲电性”与“表面铁电性”，从毫无反应的固态变为能够感知电力且可智能响应的“有生机”状态这是科学史上的里程碑，此发现并非简单的物理现象相加，而是对自然世界深层机理的洞察以及对技术未来的预言，它促使人们重新思索日常常见物质的潜力，突破“传统非极性固体不能制电”的思维局限。
​ ​从气象预警这方面来说，把挠曲电效应参数加进去，说不定能让闪电预报变得更精准；在材料创新这一块儿，这个机制能够制造出性能优良、耐低温的新材料，给寒冷环境里的能源和电子技术开启崭新的局面。

​ ​总之，冰的电性能变化是科学和工程的“双重跨越”，体现了跨学科视角下基础科学的技术转化价值，预示未来冰科技会朝着“智能介质”时代发展，是自然和科技范式一次很好的融合与发展。
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数据来源：本文基于2025年8月底《自然·物理学》发表的研究成果及相关权威机构报道，结合西安交通大学、电物理专家申胜平教授团队的核心数据和观点，确保信息权威可信。