NaturePortfolio 25-09-22 17:30
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#论文新鲜读# 【物理学 | 盐冰产电】根据《自然-材料》发表的一项研究,盐冰受力时产生的电荷量可达普通冰的千倍。进一步研究可以探索这一现象如何在低温下用盐和冰的混合物持续产能,这对冰地质结构有很大意义,例如在冰川或太阳系外层的卫星(木卫二或土卫二)上。

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地球表面有10%被冰覆盖,在弯曲时会产生电能,但其潜在能量尚未得到开发。这一现象——“挠曲电效应”——取决于材料,纯水冰产生的电流不足以驱动小型电子设备(其电流约为每米1-10纳库伦)。

中国西安交通大学的文馨和同事发现,以不同浓度一起冷冻盐和水,盐冰产生的挠曲电效应系数会随着盐度增加而提升。具体而言,含盐量25%(按重量计)的冰体,能达到每米1-10微库伦的电效应,比纯水冰高1000倍,比纯盐高百万倍。作者推测,挠曲电效应的增强是由于冰晶体完全融化前盐会聚集在其边缘。当冰体弯曲时,盐水从受压侧流向受拉表面,从而产生电荷。

作者指出,还需进一步研究来确定这种能量生成方式如何能为电子设备供电。但这些发现表明,寒冷地区有望实现环境可持续且廉价的能量采集和传感装置使用。同样的,这些结果在盐离子和冰混合的自然系统(如冰川或太阳系外层卫星)也可能有重要意义。

图3 在多晶盐冰板中,盐分层被限制在渗透的晶界网络内。弯曲作用驱动盐分通过这些通道从一侧流向另一侧,产生远大于纯冰的电流。图片来自文馨

发布于 河北