Новые исследования показывают, что лед скользкий из-за электрических зарядов, а не из-за давления и трения.

На протяжении почти 200 лет преобладающим объяснением скользкости льда было то, что трение или давление коньков, ботинок или шин растапливало микроскопическую пленку воды на поверхности, создавая смазочный слой. Новое исследование Университета Саарланда опровергло эту давнюю идею.

На самом деле истинная причина кроется в электрических полях, генерируемых молекулярными диполями. Когда какой-либо объект соприкасается со льдом, частичные заряды в его собственных молекулах взаимодействуют с высокоупорядоченным дипольным расположением молекул воды в кристалле льда. Это электростатическое противостояние ослабляет верхний слой ледяной решетки, превращая его в тонкую, неупорядоченную, квазижидкую пленку — без необходимости нагрева или значительного давления.

Примечательно, что этот механизм самосмазывания работает даже при температурах, приближающихся к абсолютному нулю, когда тепловая энергия практически отсутствует и традиционные теории плавления под давлением или нагрева трением полностью теряют свою силу. В этих экстремальных условиях лед остается скользким просто потому, что его поверхностные молекулы уязвимы с электрической точки зрения.

Это открытие коренным образом меняет наше понимание одного из самых знакомых явлений природы. Помимо разрешения многовекового спора, оно имеет непосредственные практические последствия: от разработки более качественных зимних шин и нескользящих поверхностей, которые действительно работают на льду, до создания усовершенствованных лыж, коньков и даже передовых наноматериалов, которые надежно работают в криогенных условиях.

Раскрывая доминирующую роль межмолекулярных электрических сил, исследование открывает совершенно новые возможности для контроля трения и адгезии на молекулярном уровне, что может привести к трансформации таких областей, как зимнее спортивное снаряжение, аэрокосмическая промышленность и нанотехнологии.

[«Cold Self-Lubrication of Sliding Ice», Physical Review Letters, 2025]