В течение почти двух веков физики придерживались классического объяснения того, почему лёд делает поверхности скользкими. Считалось, что при контакте с коньком, обувью или шиной верхний слой льда частично плавится под действием давления или трения, образуя тончайшую водяную плёнку, работающую как смазка. Однако новое исследование, выполненное учёными Саарландского университета, показало, что эта картина неверна.

Новый взгляд на природу скольжения

Исследователи установили, что скольжение на льду связано не с тепловыми эффектами, а с электростатическими процессами на молекулярном уровне. При контакте поверхности с льдом частично заряженные атомы и молекулы взаимодействуют с упорядоченной структурой молекул воды в кристаллической решётке. Это взаимодействие нарушает верхний слой льда, превращая его в аморфную, слабоорганизованную плёнку, которая ведёт себя как сверхтонкая квазижидкая прослойка.

Таким образом, лёд становится скользким не из-за плавления, а из-за локального разрушения структуры, вызванного электрическими полями диполей.

Почему это важно

Одним из ключевых выводов исследования стало то, что описанный механизм действует даже при температурах, близких к абсолютному нулю. В таких условиях отсутствует достаточная тепловая энергия, а традиционные модели — плавление под давлением или разогрев от трения — попросту не могут объяснить поведение льда. Тем не менее его поверхность остаётся скользкой именно потому, что молекулярная структура на границе контакта особенно чувствительна к внешнему электростатическому воздействию.

Значение открытия для науки и технологий

Полученные данные радикально меняют представления о физике льда и объясняют феномен, который десятилетиями оставался предметом споров. Но главное — открытие имеет прикладное значение.

Новая модель позволяет:

• разрабатывать зимние шины, которые действительно смогут цепляться за лёд, а не просто увеличивать трение;

• создавать покрытия и материалы с контролируемыми антискользящими свойствами;

• совершенствовать спортивный инвентарь — коньки, лыжи, а также поверхности для скоростного скольжения;

• улучшать технологии, работающие в криогенных средах, где управление трением имеет ключевое значение.

Исследование показывает, что даже привычные явления могут скрывать сложнейшие механизмы, и напоминает о том, что фундаментальные физические процессы нередко оказываются куда глубже и интереснее, чем кажется на первый взгляд.