Liknar Leidenfrost -effekten som ses i snabbt kokande vattendroppar, en isskiva blir mycket rörlig på grund av ett svävande lager av vatten mellan den och den släta ytan på vilken den vilar och smälter. Den annars slumpmässiga rotationen och translationen (glidning) av isblocket kan styras genom att styra flödesdynamiken för det smälta isomvända vattnet nära skivytan.

När du försöker förbereda ett experiment för att studera isens vidhäftningsegenskaper, Stéphane Dorbolo, en FNRS seniorforskare i fysik värd vid Université de Liège i Belgien, tappade ett petriskålformat isblock på den släta, betonggolv. Dess ovanliga rörelse, förvärvar till synes slumpmässig rotation när den rör sig över golvet, uppmanade Dorbolo att undersöka närmare, där hans slutliga resultat om islyftning publiceras i veckans tidskrift Vätskans fysik , av AIP förlag.

"Berättelsen var helt annorlunda på grund av denna olycka, "sa Dorbolo." Frågan var, varför rör det sig? För faktiskt, det är ett mycket vanligt förfarande:du har ett isblock och sedan smälter det. Men det händer inte, till exempel, på en plastplatta. Det händer bara på mycket platt sten, eller på en metallplatta. Det var början. "

Kontaktytan är mycket mindre på en skridskobana, mellan en skridskokniv och is, men det är av samma skäl att skridskovargen måste vara släta och typiskt metalliska, inom hockey och konståkning, där mjuk rörelse är avgörande.

Det viktigaste intresseområdet för denna undersökning var smältgränssnittet, där ytan stöder en isskiva-vare sig det är en slät och icke-porös sten, metall eller till och med en pool av vatten - levererar relativ värme och smälter snabbt isen.

Dorbolo och hans team studerade tidigare dynamiken i en sådan isdisk som smälter medan den vilar på den flytande ytan av vatten. Dessa rörelser av isen styrs av olika interaktioner än om isen vilade på en fast yta, men undersökningarna visade sig vara enklare, första steget och gav inblick i dynamiken i hur det nysmälta vattnet rinner från isen.

"Huvudidén var att studera isskivans smältning på en tallrik, men vi började med att studera isskivan på ett bad, "sa Dorbolo." Egentligen, när vi kom tillbaka till smältningen av isskivan på en tallrik upptäckte vi en helt annan mekanism. "

Effekten liknar Leidenfrost -effekten, fokus för många YouTube -videor med vattendroppar som "går" och "dansar" när de flyter över släta ytor som är tillräckligt varma för att snabbt koka dropparnas undersida. Den snabba kokningen ger en svävande kudde av ånga (ånga) mellan droppen och värmeytan, öka dropprörligheten.

"Det betyder att du måste ha en termisk reservoar, som stenen eller metallplattan, för att smälta isen tillräckligt snabbt, "Sa Dorbolo." Så smältflödet är viktigt. Om det inte är tillräckligt, du har inte denna smörjfilm mellan skivan och plattan och den kan inte röra sig. Det är därför vi sa att det var liknande Leidenfrost -effekten. "

Dorbolo påpekade noggrant att den svävande vätskekudden på deras isskivor inte exakt var analog med den flytande effekten som Leidenfrost -dropparna kände, även om deras intresse för att kontrollera rörelsen var gemensamt för många droppexperiment.

Den fasta-flytande-fasta konfigurationen av detta fenomen, i motsats till den för fast gas-vätska för dropparna, ledde laget att fokusera på vattenutflöde från den kontinuerligt smältande isen för att undersöka kontrollen av diskrörelsen.

"Du har en skiva och den måste smälta tillräckligt snabbt för att ha denna smörjfilm mellan skivan och plattan, och sedan på grund av denna smörjning, isskivan är väldigt mobil. Så om du inte kontrollerar smältningen, du kommer att se isblocket röra sig, "Sa Dorbolo

Om du kontrollerar smältningen, eller mer specifikt flödet av den smälta isen nära skivan, laget visade att den sista snurrande och glidande rörelsen för isskivorna kunde upprätthållas och riktas.

Denna kontroll uppnåddes, väsentligen, i form av ett litet hål Dorbolos team tillverkat i metallplattans yta, nära den flytande isen. Hålet leder till ett utloppsrör, fungerar som en reservoar genom vilken vattnet kontinuerligt rann ut efter smältning på den termaliserade metallen. För att ytterligare innehålla vattenflödet, laget använde också noggrann placering av vaselin på tallriken.

De spårade rörelsen för en given petriskålformad isskiva med en svart ellips fryst ovanpå isen, avbildad av en kamera under experimentet. Kontrasten och den asymmetriska formen möjliggjorde exakt övervakning av både linjär och rotationsrörelse på skivorna som Dorbolos grupp sedan analyserade i förhållande till andra data, såsom temperatur och flödeshastigheter.

Deras resultat ger insikt i rörelsens exakta mekanismer och vilka faktorer som driver rörelser - till exempel tjockleken på vattenskiktet eller riktningen för det cirkulära flödet runt skivkanten. Forskarna belyser också hur de flytande effekterna jämförs med de analoga ångeffekterna på droppar i den mer studerade Leidenfrost -effekten.

Även om projektet avviker från Dorbolos främsta forskningsmål, han erkänner många möjliga sätt studien skulle kunna drivas vidare på, vare sig genom att ändra formen på isen eller plattans ytstruktur för att påverka flödesdynamiken. Han sa också med säkerhet, "Folk kommer att ha idéer."