11.05 科學家找到了冰“滑”的確實原因

冰“滑”的性質通常歸因於由摩擦產生的液態水形成的薄層，但這種形成薄層的水的性質以前從未被測量過：其厚度在很大程度上仍然未知，而其性質甚至其存在一直是在爭論。 此外，由於已知液態水是不良的潤滑劑，這種液態薄膜如何減少摩擦並使冰滑？

為了解決這一問題，來自ENS物理實驗室（CNRS / ENS-PSL /索邦大學/巴黎大學）的研究人員與dynady動力實驗室（LadHyX，CNRS /Écolepolytechnique）的團隊合作，開發了一種配備音叉的裝置（類似於音樂中使用的音叉），該裝置可以在滑冰過程中以非常高的精度“聽到”工作中的力。儘管儀器的尺寸只有幾釐米，但它足夠靈敏，可以探測冰並以納米級分析摩擦特性。

得益於其獨特的裝置，科學家們首次能夠清楚地證明摩擦確實會產生一層液態水。儘管如此，這種水膜還是帶來了許多驚喜：膜的厚度只有幾百納米到一微米，或者是一束頭髮的厚度的一百分之一，比理論估計的要薄得多。更出乎意料的是，這種水膜根本不是“簡單的水”，而是由和油一樣粘稠的水組成，具有複雜的粘彈性特性。這種意想不到的行為表明，表層冰不能完全轉化為液態水，但最終變成類似於“雪花冰”的混合狀態，即冰水和碎冰的混合物。因此，可以在這種水膜的“粘性”性質中找到在冰上滑動的奧秘。

這些結果表明，需要對描述冰上摩擦的理論描述進行徹底檢查。到目前為止，融水的非凡性能是一個尚未考慮的關鍵因素。這將有助於更好地理解在冬季運動中滑冰現象，還將有助於提出創新的解決方案以增加摩擦力，從而避免在結冰的道路上打滑。