Таинственные валуны, которые естественным образом перемещались по пустынному ландшафту, вдохновили создателей новой работы
⏸
Ледяные глыбы могут вести себя по-настоящему странно. На некоторых поверхностях тающий лед не нуждается в постороннем толчке, чтобы кататься на коньках, и даже может казаться, что он сам катается из рогатки. Это поистине призрачно!
Открытие было сделано в результате простого эксперимента. Источником вдохновения послужил ипподром Playa mystery в Долине Смерти, Калифорния. Там валуны весом целых 16,6 килограмма (36,6 фунтов), казалось бы, протаскивались сотни метров (ярдов) по плоскому сухому дну озера.
В 2014 году ученые проследили движение камней по причине замерзания дождя под камнями. Когда он растаял, легкий ветерок поднял толщу льда толщиной с оконное стекло, который плыл поверх собственной талой воды. Они увлекли за собой камни. Некоторые камни плыли со скоростью от 2 до 5 метров (от 6,6 до 16,4 футов) в минуту!Исследователи из Технологического института Вирджинии в Блэксбурге задались вопросом, могут ли они спроектировать поверхность для достижения такого же эффекта без воздействия ветра.Поверхность, которую они спроектировали, не только делает это возможным, но и позволяет кускам льда перемещаться со скоростью, намного превышающей скорость валунов в Долине Смерти.Это было “потрясающее зрелище”, — говорит Джонатан Борейко. “Я совсем не ожидал [этого]”.
Борейко, инженер-механик, руководил работой. Он и его коллеги представили свой новый surface 27 августа на выставке ACS Applied Materials & Interfaces. Возможно, когда-нибудь эта интересная наука будет использована для очистки транспортных средств от льда или выработки электроэнергии.
Забавляясь
Борейко давно занимается изучением странных водных явлений.
Он изучал, как предотвратить образование инея на научных приборах в очень холодных условиях. В его лаборатории также изучался эффект Лейденфроста. Это когда капля воды поднимается в воздух на собственных испарениях в очень жарких условиях. (Вы можете наблюдать этот эффект прямо сейчас — при непосредственном наблюдении! Просто капните несколько капель воды на очень горячую сковороду и понаблюдайте, как танцуют капельки.)
Команда Virginia Tech не ожидала многого, когда впервые приступила к исследованию способности льда к самовозгоранию. Они подумали: “Давайте просто будем детьми в душе и поиграем”, — вспоминает Борейко. Тогда они “увидят, что произойдет”.
<загрузка изображения="ленивое" декодирование="асинхронное" width="1030" height="579" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1030_skating_ice_surface_lab.jpg " alt="исследователь кладет ледяной диск на алюминиевую поверхность в лаборатории" class="wp-image-3161569" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1030_skating_ice_surface_lab.jpg 1030 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1030_skating_ice_surface_lab-680x383.jpg 680 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1030_skating_ice_surface_lab-800x450.jpg 800 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1030_skating_ice_surface_lab-330x186.jpg 330 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1030_skating_ice_surface_lab-768x432.jpg 768 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 1030 пикселей) 100 Вт, 1030 пикселей" />
Чтобы создать мини-беговую дорожку для небольших участков льда, они режут под углом углубления в куске алюминия. Углубления выглядели как серия каналов в форме стрел. Рисунок, известный как «елочка», помогал направлять воду из тающего льда в одном направлении.
Как и предполагалось, талая вода переправляла оставшийся лед. “Представьте себе человека, плывущего с трубкой по ленивой реке”, — говорит Борейко. “Вы видите, как тает лед”. А то, что не растаяло, “просто плывет по течению”. Он скользит “очень медленно и методично”.
Конькобежный спорт
Затем команда изготовила вторую версию покрытия. На это покрытие они нанесли водостойкий спрей. И именно этот лед их по-настоящему удивил.
Они ожидали, что лед будет двигаться по нему немного быстрее, — говорит Борейко. Вместо этого сначала лед двигался медленно. Иногда на то, чтобы начать движение, уходило почти полминуты. Но затем он внезапно ускорился — почти как пущенный из рогатки. Лед пролетел по этой поверхности в 10 раз быстрее, чем в первом эксперименте.
<загрузка изображения="ленивое" декодирование="асинхронное" width="1440" height="774" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1440_skating_ice_surface_graph.png " alt="комбинированная фотография, показывающая разницу в движении льда с водонепроницаемым покрытием на алюминиевой поверхности и без него" class="wp-изображение-3161572" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1440_skating_ice_surface_graph.png 1440 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1440_skating_ice_surface_graph-680x366.png 680 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1440_skating_ice_surface_graph-800x430.png 800 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1440_skating_ice_surface_graph-330x177.png 330 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1440_skating_ice_surface_graph-768x413.png 768 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1440_skating_ice_surface_graph-1030x554.png 1030 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2025/10/1440_skating_ice_surface_graph-1380x742.png 1380 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 1440 пикселей) 100 Вт, 1440 пикселей" />
При ближайшем рассмотрении выяснилось, что эффект рогатки возник из-за разницы при давлении спереди и сзади на лед. Спереди талая вода растекалась в плоскую лужицу. Сзади вода не могла вытекать так же легко. Поэтому талая вода скапливалась там.
Это “создает гигантское несоответствие поверхностного натяжения, которое продолжает увеличиваться. Это похоже на то, как ваша рука все больше и больше тянет рогатку назад”, — объясняет Борейко. “В конце концов, эта сила настолько велика, что отрывает лед от поверхности и швыряет его поперек”.
Что делает движущийся лед полезным
Эффект «пращи» может быть ярким. Но это может оказаться “сложным в масштабировании”, говорит Дэн Дэниел, физик-прикладник. Кроме того, ему “не хватает долговечности”, добавляет он. Дэниел работает в Окинавском институте науки и технологий в Японии. Что он находит самым интересным в своей новой работе, так это то, что узор «елочка» сам по себе может создавать движение и направлять его.“Тот факт, что привод в движение может осуществляться простым геометрическим структурированием — без необходимости специальной обработки поверхности — является ключевым преимуществом бумаги”, — говорит он.
Давайте познакомимся с необычной наукой о льду
Сюэхуа Чжан (Xuehua Zhang) — инженер-материаловед из Канады, работает в Университете Альберты в Эдмонтоне. Она может представить несколько возможных применений этого открытия. Одна из идей: разработать новые способы удаления льда с поверхностей. “Я даже думаю, что кинетическую энергию ледяной глыбы можно преобразовать в другие виды энергии”, — говорит она. “Например, электричество”.
У Борейко тоже была такая идея. Вместо того, чтобы двигаться по прямой, он представляет себе кусок льда, движущийся по кругу и вращающий турбину. Но пока эта идея отодвинута на второй план. В настоящее время его лаборатория изучает, как можно использовать эффект рогатки для удаления льда с таких поверхностей, как лобовые стекла автомобилей.
То, что начиналось как “забавный побочный проект”, теперь может оказать серьезное влияние, говорит Борейко. Это говорит о том, что вы никогда не знаете, куда может завести вас ваше любопытство.
