冰为什么那么滑

    冬奥会上，短道速滑紧张刺激，运动员在弯道超越时的身姿可谓风驰电掣；花样滑冰高贵优雅，运动员在冰面起舞，“翩若惊鸿，婉若游龙”……

    这一切的基础都离不开光滑的冰面。然而，冰为什么那么滑？这个看起来再普通不过的现象，却困扰了科学家多年。

    1987年，科学家通过X射线成像技术发现，冰面上应该存在一层非常薄的水分子层，厚度约在100纳米量级。这一发现证实了冰的表面确实存在着一层准液体。

    当水结冰时，每一个水分子都会通过氢键抓住其周围的水分子，形成晶体结构。但是表层的水分子周围缺少其他水分子，因此没有办法形成如冰块内部那般规则的结构，只能杂乱无序地“游荡”在冰表面。一些研究团队甚至模拟出了水分子是如何在冰表面“游荡”的。

    一项发表于《自然》杂志的研究显示，科学家通过设计一种可以“听”的测力仪，能够测量这层准液体的力学特性，并从微观角度探讨冰为什么滑。这套测力仪由类似音叉的装置和毫米大小的玻璃珠构成。在实验中，玻璃珠会像一个小冰刀一样，以几十微米的距离尺度在同一区域的冰面上滑行。用来振动的音叉上附有一个加速器，可以测量玻璃珠的振荡振幅，从而计算出玻璃珠和冰之间的摩擦系数。

    最终，科学家发现这层准液体并非简单的水，而是水和微小碎冰的混合物。它像油一样黏稠，具有黏弹性。科学家认为，这正是冰为什么滑的秘密源头。

    当然，冰上竞技运动中，冰刀的存在也让运动员如虎添翼。我国科学家发现，水膜中的微小碎冰充当了轴承滚珠的角色。当运动员脚踏冰刀飞速滑过时，冰刀产生的压强作用使得这些微小碎冰像珠子一样被捏爆，释放出来的液态水增加了原本的水膜厚度，使冰变得更滑。

    （《科技日报》2.11 孙瑜）