为什么冰这么滑?

为什么冰这么滑?

为什么冰是滑的呢?答案就在一层由摩擦产生的水膜上，这层水比预期的要薄得多，也比通常的水粘稠得多，因为它类似于我们夏天喝的碎冰的“雪锥”。最近，在法国巴黎高等理工学院的支持下，CNRS和ENS-PSL的研究人员在《物理评论》2019年11月4日发表的一项研究中证实了这一现象。

冰的“滑”本质通常归因于摩擦产生的一层薄薄的液态水的形成，例如，让溜冰者在这层液体薄膜上“冲浪”。这层薄薄的水的性质从来没有人测量过:它的厚度在很大程度上还是未知的，而它的性质，甚至它本身的存在，都是人们争论的话题。更重要的是，既然液态水是一种很差的润滑剂，那么这种液体薄膜如何能减少摩擦，使冰更滑呢?

为了解决这个矛盾,研究人员开发了一个设备配备一个音叉,可用类似于音乐,可以“听”的力量在工作期间冰滑翔的精度。尽管该仪器的尺寸只有几厘米，但它的灵敏度足以探测冰，并在纳米尺度上分析摩擦特性。多亏了他们独特的装置，科学家们第一次清楚地证明了摩擦确实会产生液态水薄膜。尽管如此，这部电影还是带来了一些惊喜:它的厚度只有几百纳米到一微米，或者说只有一根头发的百分之一，比理论估计的要薄得多。更出乎意料的是，这种薄膜根本不是“简单的水”，而是由和油一样粘稠的水组成，具有复杂的粘弹性。这种意想不到的行为表明，表面的冰并没有完全转变成液态水，而是以一种类似“雪锥”的混合状态结束，即冰水和碎冰的混合。因此，在冰层上滑动的奥秘就在于水的“粘性”。

这些结果表明，有必要对用来描述冰面摩擦的理论描述进行彻底的修改。融水的特殊性质是一个关键因素，直到现在才被考虑到。这将有助于更好地理解冰滑动现象，例如在冬季运动中，也将有助于提出增加摩擦的创新解决方案，以避免在结冰的道路上打滑。