浙大童利民&郭欣最新Science：有彈性的超細纖維冰

木文韜 2年前 (2021-07-09) 6517瀏覽

【引言】

冰是地球表面最豐富和最重要的晶體固體之一。大塊冰堅硬而脆弱，導致雪崩、冰川滑動和海冰碎裂等自然現象。實驗發現，最大的彈性應變遠遠低于>10%的理論極限。這種差異主要是由真正的冰晶的結構缺陷造成的。低維形式的材料，如納米級晶體、納米線和微纖維，由于缺陷密度較低，應力分布更均勻，可以表現出遠優于其大塊的力學性能。冰的納米和微觀結構以雪花和冰須的形式自然存在；預計這些結構也會比大塊冰具有更好的力學性能。盡管在實驗室中已生長出如晶須和冰針等低維冰結構，但重點是生長和形貌，而不是研究力學性能。

【成果簡介】

今日，在浙江大學童利民教授和郭欣副教授團隊等人帶領下，發現微纖維冰（IMFs）具有特殊的力學性能。通過采用電場增強的生長方法，其生長溫度遠低于以前使用的方法，成功地生長出高質量和小直徑（低至數百納米）的IMFs。研究表明，生長的IMFs是六方單晶，其六方軸沿著核心，表面光滑，截面均勻。IMFs可以彎曲高達10.9%的應變，這比以前報道的最大應變要高得多，并且接近理論彈性極限（14至16.2%）。同時，對彎曲的IMFs進行了拉曼光譜測量，并在-70°C下3%的臨界應變附近檢測到了冰Ih和II之間的可逆相變。為了證明IMF具有良好的光學特性，證明了它們可以用低光損耗引導可見光，并在其圓周上支持回音壁模式（WGMs）。相關成果以題為“Elastic ice microfibers”發表在了Science。

【圖文導讀】

圖1?IMFs的生長和光學顯微形貌