2022
11/29
相关创新主体

创新背景

冰的上层分子不是冻结的,而是液体。威尔伯特·斯密特(Wilbert Smit)在研究中发现,冰的表面与水具有相同的特性。

 

创新过程

物理学家对冰冻水的光滑度进行了研究。像冰这样的固体表面在微观尺度上通常看起来像砂纸,互锁的峰谷可防止两个表面平滑地相互滑动。

但冰含有一种润滑剂:水。这可以确保液体形式的峰和谷不那么交织在一起,使其更好地滑动,就像潮湿的路面或风化的马桶地板也很滑一样。

短激光脉冲

像这样的东西在冰面上滑动是众所周知的,但该表面的确切特性尚未确定。为了理解这一点,研究人员向冰发射了短激光脉冲,以测量表面分子的振动。

水分子的局部结构强烈影响这些振动的频率,因此这些振动表明了冰表面的特性。他发现冰的上层分子与水非常相似。

晶体结构

研究人员对液体顶层也有理论解释,冰块中间的分子四面八方被其他水分子包围,因此固定在适当的位置。但是对于外层,它一侧与空气接触,而不是与其他水分子接触,这种晶体结构不是最佳的。

并且研究人员表示,这些分子搅拌,与周围的水分子形成更有利的连接,形成水层。

液态顶层

液体表层的厚度取决于冰和外部空气的温度。越接近熔点,被顶层的流动性点燃的分子就越多;即使在零下的温度,大约-30摄氏度,冰表面似乎也有液态顶层。

 

创新价值

该研究通过短激光脉冲技术表明了冰表面的特性,有助于物理学理论的进步。

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