Svaret ligger i en vattenfilm som genereras av friktion, en som är mycket tunnare än väntat och mycket mer trögflytande än vanligt vatten genom sin likhet med "snökottarna" av krossad is vi dricker under sommaren. Detta fenomen visades nyligen av forskare från CNRS och ENS-PSL, med stöd från École polytechnique, i en studie som dök upp i Fysisk granskning X den 4 november, 2019.

Isens "hala" karaktär tillskrivs i allmänhet bildandet av ett tunt lager flytande vatten som genereras av friktion, vilket till exempel tillåter en skridskoåkare att "surfa" ovanpå denna flytande film. Egenskaperna hos detta tunna vattenlager hade aldrig mätts tidigare:dess tjocklek förblev i stort sett okänd, medan dess egenskaper, och till och med dess existens, var föremål för debatt. Vad mer, eftersom flytande vatten är känt för att vara ett dåligt smörjmedel, hur kan denna flytande film minska friktionen och göra isen hal?

För att lösa denna paradox, forskare från Laboratoire de physique de l'ENS (CNRS/ENS-PSL /Sorbonne Université/Université de Paris), i samarbete med ett team från Laboratoire d'hydrodynamique (LadHyX, CNRS/École polytechnique), utvecklat en apparat utrustad med en stämgaffel – liknande de som används inom musik – som kan "höra" krafterna i arbete under isglidning med anmärkningsvärd precision. Trots instrumentets storlek, som mäter några centimeter, den är tillräckligt känslig för att sondera is och analysera friktionens egenskaper på en nanometrisk skala.

Tack vare deras unika enhet, forskarna kunde tydligt visa för första gången att friktion verkligen genererar en film av flytande vatten. Denna film bjöd ändå på ett antal överraskningar:med en tjocklek som mätte några hundra nanometer till en mikron, eller en hundradel av tjockleken av ett hårstrå, det är mycket tunnare än vad teoretiska uppskattningar hade föreslagit. Ännu mer oväntat, den här filmen är inte alls "enkelt vatten, "men består av vatten som är lika trögflytande som olja, med komplexa viskoelastiska egenskaper. Detta oväntade beteende tyder på att ytis inte helt förvandlas till flytande vatten, men i stället hamnar i ett blandat tillstånd som liknar "snökottar, " en blandning av isvatten och krossad is. Mysteriet med att glida på is kan därför hittas i den "viskösa" naturen hos denna vattenfilm.

Dessa resultat visar att det krävs en grundlig översyn av de teoretiska beskrivningar som har föreslagits för att beskriva friktion på is. Smältvattnets ovanliga egenskaper är en nyckelfaktor som inte har beaktats förrän nu. Detta kommer att hjälpa till att bättre förstå fenomenet isglidning, inom vintersport till exempel, och kommer också att bidra till att föreslå innovativa lösningar för att öka friktionen för att undvika sladd på isiga vägar.