浙大童利民&郭欣最新Science：有弹性的超细纤维冰

【引言】

冰是地球表面最丰富和最重要的晶体固体之一。大块冰坚硬而脆弱，导致雪崩、冰川滑动和海冰碎裂等自然现象。实验发现，最大的弹性应变远远低于>10%的理论极限。这种差异主要是由真正的冰晶的结构缺陷造成的。低维形式的材料，如纳米级晶体、纳米线和微纤维，由于缺陷密度较低，应力分布更均匀，可以表现出远优于其大块的力学性能。冰的纳米和微观结构以雪花和冰须的形式自然存在；预计这些结构也会比大块冰具有更好的力学性能。尽管在实验室中已生长出如晶须和冰针等低维冰结构，但重点是生长和形貌，而不是研究力学性能。

【成果简介】

今日，在浙江大学童利民教授和郭欣副教授团队等人带领下，发现微纤维冰（IMFs）具有特殊的力学性能。通过采用电场增强的生长方法，其生长温度远低于以前使用的方法，成功地生长出高质量和小直径（低至数百纳米）的IMFs。研究表明，生长的IMFs是六方单晶，其六方轴沿着核心，表面光滑，截面均匀。IMFs可以弯曲高达10.9%的应变，这比以前报道的最大应变要高得多，并且接近理论弹性极限（14至16.2%）。同时，对弯曲的IMFs进行了拉曼光谱测量，并在-70°C下3%的临界应变附近检测到了冰Ih和II之间的可逆相变。为了证明IMF具有良好的光学特性，证明了它们可以用低光损耗引导可见光，并在其圆周上支持回音壁模式（WGMs）。相关成果以题为“Elastic ice microfibers”发表在了Science。

【图文导读】

图1IMFs的生长和光学显微形貌

图2 IMFs的冷冻电子或离子显微镜研究

图3单个IMFs的弹性弯曲

图4弹性弯曲IMFs的相变

图5IMFs的光学特性

文献链接：Elastic ice microfibers（Science，2021，DOI:10.1126/science.abh3754）

本文由木文韬翻译，欧洲足球赛事 整理编辑。

欢迎大家到材料人宣传滚球体育 成果并对文献进行深入解读，投稿邮箱tougao@cailiaoren.com。