Защо ледът е толкова хлъзгав?
Отговорът се крие във водния филм, който се генерира от триенето и който се оказа далеч по-тънък от очакваното и много по-вискозен от обичайната вода. До тези изводи стигнаха наскоро изследователи от CNRS и ENS-PSL след проучване, което беше публикувано във Physical Review X на 4 ноември 2019 г.
„Хлъзгавият“ характер на леда обикновено се приписва на образуването на тънък слой вода, генерирана от триене,
което например позволява на кънките за лед да се пързалят върху този течен филм. Свойствата на леда и течния филм, който се образува, никога не са били измервани досега и бяха обект на дискусия. Любопитство пораждаше и неизследваният факт,
защо след като водата е слаба смазка, този течен филм може да намали триенето и да направи леда хлъзгав?
За да разрешат този парадокс, изследователи от Laboratoire de physique de l’ENS (CNRS / ENS-PSL / Sorbonne Université / Université de Paris), в сътрудничество с екип от Laboratoire d’hidrodynamique (LadHyX, CNRS / École polytechnique), разработват устройство, способно да „чува“ силите, създадени по време на леденото плъзгане, със забележителна точност. Въпреки че инструмента измерва само няколко сантиметра,
той е достатъчно чувствителен да сондира и да анализира свойствата на триенето в нанометрична скала.
Благодарение на уникалното устройство, учените успяват да демонстрират за първи път ясно, че триенето наистина генерира филм от вода. Този филм обаче предложи редица изненади:
с дебелина, която е от няколкостотин нанометра до микрон, той е много по-тънък, отколкото теоретичните оценки предполагаха.
Още по-неочаквано този филм изобщо не е „просто вода“,
а се състои от вода, която е вискозна колкото маслото и има сложни вискозоеластични свойства.
Това неочаквано откритие подсказва, че повърхностният лед не се трансформира напълно във вода, а вместо това се оказва в смесено състояние.
Следователно мистерията на плъзгането по лед може да бъде открита във „вискозната“ природа на този филм от вода.
Резултатите показват, че е необходим задълбочен анализ на теоретичните описания за триенето върху лед, пише CNRS. Това ще помогне за по-доброто разбиране на феномена на плъзгането по лед например при зимните спортове, а също така ще предложи иновативни решения за увеличаване на триенето, за да се избегне пързалянето по заледени пътища.
