最新研究:水105度不沸腾反结冰,今后电线或被水线取代

2016-11-30 21:12

自然界的水有三种状态,固态,液态和气态,在海拔为零的地方,低于0℃水结成冰,高于100℃,水蒸发成气,这是万古不变颠扑不破的真理。但现在,发生了一件意外之外的意外,让这个真理有点扑朔迷离了。

所谓的意外,就是科学家长期以来观察到,当水被限制在非常小的空间中时,其沸点和冰点可以稍微改变一点,通常会降低大约10℃左右。

麻省理工学院几位科学家为了检验这个预言,准备把水放入只有几个水分子大的碳纳米管中,意外之外的意外竟接连发生了。先是他们本来预料碳纳米管会排斥水分子,不准它们进去,结果水分子竟然轻而易举就进去了。而更大的意外则让他们惊得目瞪口呆,进入碳纳米管的水,在摄氏一百多度的时候,竟然结成了冰!

团队的领头人麦克·斯特诺说,把流体限制在纳米腔中,可能会扭曲它的相行为,即固相、液相、气相之间的变化可能有所不同,这种效果本来可以预期。但实验中发现这种变化幅度的巨大及方向的反转(凝固点升高而不是降低)却是始料未及的,水竟然在105℃或更高的温度下固化了。固化时的准确温度很难测定,但在测试中105℃被认为是最小值,实际温度可能高达151℃。进一步的测试证明,水在微小的碳纳米管内变化的方式,完全取决于管的确切直径,即使碳纳米管直径从1.05纳米变化到1.06纳米,水的冰点都会产生数十度的差异,这种极端的差异可以说完全意想不到。

这个发现实在太过怪异,科学家们被打了个措手不及,对可以用它做什么还暂未有成熟的想法。不过由于它在室温下稳定的电热性能,研究人员认为或可用它开发一种取代电线的“水线”,其传导性能应该比现有材料要好得多。

看来物极必反这句古话说得不错,即使是我们非常熟悉的材料,当被捕获在以纳米(十亿分之一米)为单位的结构中时,它的行为也会令人捉摸不透,甚至匪夷所思,所以都不要太过极端了。

这个研究发表在11月28日的自然纳米技术杂志上。

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