Скользкая природа льда обычно объясняется образованием на его поверхности тонкого слоя жидкой воды, создаваемого трением.
Это позволяет, к примеру, фигуристу кататься прямо поверх этой жидкой плёнки. Свойства этого тонкого слоя воды никогда не измерялись: его толщина оставалась неизвестной, а его свойства и даже само его существование были предметом споров. Также жидкая вода является плохим смазывающим веществом, поэтому исследователи не понимали, как жидкая плёнка может уменьшить трение и сделать лёд скользким. Чтобы разрешить этот парадокс, исследователи из Университета Сорбонны в сотрудничестве с командой из французской Политехнической школы разработали устройство, оснащённое камертоном, похожим на те, которые используются в музыке. Это устройство может «слышать» силы трения во время скольжения по льду. Несмотря на свой размер (несколько сантиметров), прибор достаточно чувствителен, чтобы исследовать лед и анализировать свойства трения в наномасштабе.
Благодаря устройству учёные впервые смогли продемонстрировать, что трение действительно создает плёнку жидкой воды. При этом плёнка намного тоньше, чем предполагали теоретические оценки (от нескольких сотен нанометров до микрона). Ещё более неожиданным оказалось то, что эта плёнка состоит из воды, которая является такой же вязкой, как масло, со сложными вязкоупругими свойствами. Это неожиданное поведение воды говорит о том, что поверхностный лёд не полностью превращается в жидкую воду, оказываясь вместо этого в смешанном состоянии. Результаты исследования продемонстрировали, что требуется тщательный пересмотр теоретических описаний, которые были предложены для описания трения на льду. Это поможет лучше понять феномен ледяного скольжения.
Добавить комментарий