Het antwoord ligt in een film van water die wordt gegenereerd door wrijving, een die veel dunner is dan verwacht en veel stroperiger dan normaal water door zijn gelijkenis met de "sneeuwkegels" van gemalen ijs dat we in de zomer drinken. Dit fenomeen is onlangs aangetoond door onderzoekers van het CNRS en ENS-PSL, met steun van de École polytechnique, in een studie die verscheen in Fysieke beoordeling X op 4 november, 2019.

De "gladde" aard van ijs wordt over het algemeen toegeschreven aan de vorming van een dunne laag vloeibaar water gegenereerd door wrijving, waardoor een schaatser bijvoorbeeld op deze vloeibare film kan "surfen". De eigenschappen van deze dunne laag water waren nog nooit eerder gemeten:de dikte bleef grotendeels onbekend, terwijl zijn eigenschappen, en zelfs het bestaan ​​ervan, onderwerp van discussie waren. Bovendien, aangezien vloeibaar water bekend staat als een slecht smeermiddel, hoe kan deze vloeibare film wrijving verminderen en ijs glad maken?

Om deze paradox op te lossen, onderzoekers van het Laboratoire de physique de l'ENS (CNRS/ENS-PSL /Sorbonne Université/Université de Paris), in samenwerking met een team van het Laboratoire d'hydrodynamique (LadHyX, CNRS/École polytechnique), ontwikkelde een apparaat dat is uitgerust met een stemvork - vergelijkbaar met die in muziek - dat de krachten die aan het werk zijn tijdens ijsglijden met opmerkelijke precisie kan "horen". Ondanks de grootte van het instrument, die enkele centimeters meet, het is gevoelig genoeg om ijs te onderzoeken en de eigenschappen van wrijving op nanometrische schaal te analyseren.

Dankzij hun unieke apparaat, de wetenschappers konden voor het eerst duidelijk aantonen dat wrijving inderdaad een film van vloeibaar water genereert. Toch bood deze film een ​​aantal verrassingen:met een dikte van enkele honderden nanometers tot een micron, of een honderdste van de dikte van een haarlok, het is veel dunner dan theoretische schattingen hadden gesuggereerd. Nog onverwachter, deze film is helemaal niet "eenvoudig water, " maar bestaat uit water dat zo stroperig is als olie, met complexe visco-elastische eigenschappen. Dit onverwachte gedrag suggereert dat oppervlakte-ijs niet volledig in vloeibaar water verandert, maar belandt in plaats daarvan in een gemengde toestand vergelijkbaar met "sneeuwkegels, " een mix van ijswater en crushed ice. Het mysterie van glijden op ijs ligt daarom in het "viskeuze" karakter van deze waterfilm.

Deze resultaten laten zien dat een grondige herziening nodig is van de theoretische beschrijvingen die zijn voorgesteld om wrijving op ijs te beschrijven. De ongebruikelijke eigenschappen van smeltwater zijn een belangrijke factor waarmee tot nu toe geen rekening is gehouden. Dit zal helpen om het fenomeen ijsglijden beter te begrijpen, bijvoorbeeld in de wintersport, en zal ook helpen bij het voorstellen van innovatieve oplossingen voor het verhogen van wrijving om slippen op ijzige wegen te voorkomen.