生活中，“冰”给人们的印象从来都是质地坚硬而易碎的。而近日，科学家制造出一种特殊的冰，甚至能像橡胶那样Q弹。

　　以玻璃为灵感制备冰纤维

　　在一般情况下，大家平时熟悉的冰的应变程度通常不超过0.3%，一旦超过这个界限，冰就会破裂。但事实上，冰在理论上的应变极限可以达到14%~16.2%。这是因为在自然结晶形成的冰中，通常会存在孔洞、微小的裂隙、不规则的边缘和表面、晶体位错等微观结构上的缺陷，这种种缺陷导致其应力较为集中，因此在受力时很容易碎裂。

　　最近，由浙江大学、加州大学伯克利分校和山西大学的科学家组成的研究团队，在实验室中制备出了可以回弹的冰纤维。

　　研究团队表示，他们这项研究的灵感来自玻璃。因为玻璃虽然平时易碎，但被制成极细的光纤时，却具备了弹性。因此研究人员想到，如果冰以类似的形态存在时，是否也会拥有类似的性质。

　　为此，研究团队采用了一种叫作电场增强生长法的特殊方法来制备冰晶体。在这种方法制备冰晶体的过程中，由于有电场的存在，冰纤维的生长十分迅速。在实验中，400微米长的冰纤维在2秒内就可长成。运用这一方法，研究团队得到了多根粗细不一的单晶冰微纤维，其直径都在800纳米~10微米之间。

　　应变能力接近冰的弹性极限

　　与天然形成的冰相比，制备出的这些冰微纤维的内部结构几乎不存在缺陷，表面也十分光滑。这些结构上的优良性质赋予了冰微纤维特殊的物理性质，甚至完全颠覆了人们的认知。比如，在-70℃的条件下，研究人员将其中一根直径4.7微米的冰微纤维弯曲到了大约180°（曲率半径为63微米），并且，这根冰微纤维不仅没有折断，还能在撤掉外力之后迅速回弹，完全恢复之前笔直的形态。

　　不仅如此，当温度进一步降低时，冰微纤维可以进一步弯曲而维持不断裂。在-70℃时，实验得到的冰微纤维最大应变为4.6%；而当实验温度降至-150℃时，研究人员将一根直径4.4微米的冰微纤维弯曲成曲率半径只有20微米的圆弧，此时纤维近表面区域的应变达到了10.9%，这已经接近了理论上冰的弹性极限，而且在撤去外力后，纤维也能完全回弹到原本的形态。

　　随后，在进一步的研究中，研究人员揭示了冰微纤维的弯曲过程。因为冰具有多种不同的晶体结构，当它在低温、高压条件下，冰晶体会向密度更高的结构转变。简单来说，就是冰微纤维中至少有一部分结构发生了相变，并且这一转变的过程不仅迅速（只需要几十秒），还是具有可逆性，这就呈现出冰弯曲的状态。

　　光学应用前景广泛

　　来自光纤的灵感让研究团队开启了这项尝试，而这种形似光纤的纤细、透明、纯净的纤维，是否也和光纤一样能传导光呢？答案是肯定的，而且性能非常优良。

　　研究人员用光纤锥向冰微纤维的一端输入可见光，并测量了光在纤维中传导时沿途的散射光强度，结果显示，这一过程的损耗非常小，与目前用于芯片中最先进的波导管的损耗率相当。

　　虽然这项实验是在特殊的低温条件下开展的，但研究人员已经能设想到这种神奇的冰微纤维未来将会有用武之地，例如在低温条件下进行低损耗的光传导。基于微纤维的高灵敏度低温光学传感器或许会是这些冰微纤维的发展方向，科学家们可以利用这些传感器来研究冰的分子吸附、环境变化、结构变异性和冰表面形变等。冰微纤维中发生的相变则表明，人们可以用这种较为简单的方法来研究冰的相变，从而为有关冰的物理学研究提供便捷的平台。