Một nghiên cứu mới từ Đại học Saarland đã lật đổ một lý thuyết vật lý đã tồn tại hàng thế kỷ về nguyên nhân khiến băng trở nên trơn trượt. Thay vì áp lực và ma sát làm tan chảy băng, nghiên cứu này chỉ ra rằng sự tương tác giữa các lưỡng cực phân tử trong băng và các vật liệu tiếp xúc là yếu tố chính.
Trước đây, lý thuyết được chấp nhận rộng rãi, bắt nguồn từ James Thomson vào thế kỷ 19, cho rằng áp lực hoặc ma sát làm tan chảy một lớp băng mỏng, tạo ra một lớp nước gây trơn trượt. Tuy nhiên, các mô phỏng máy tính tiên tiến được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu của Giáo sư Martin Müser, cùng với Achraf Atila và Sergey Sukhomlinov, đã tiết lộ một cơ chế khác. Phát hiện của họ, được công bố trên tạp chí Physical Review Letters, cho thấy sự định hướng của các lưỡng cực trong vật liệu tiếp xúc (như đế giày hoặc ván trượt tuyết) sẽ phá vỡ cấu trúc tinh thể có trật tự của băng. Sự phá vỡ này tạo ra một lớp màng hỗn loạn, giống như chất lỏng tại giao diện, chịu trách nhiệm cho đặc tính trơn trượt của băng.
Một khía cạnh đáng ngạc nhiên của nghiên cứu là lớp màng giống chất lỏng này vẫn tồn tại ngay cả ở nhiệt độ cực thấp, gần độ không tuyệt đối. Điều này thách thức quan niệm cũ rằng việc trượt băng hoặc trượt tuyết sẽ không thể thực hiện được ở nhiệt độ quá lạnh. Mặc dù vậy, ở những nhiệt độ này, lớp màng trở nên đặc như mật ong, quá nhớt để có thể trượt dễ dàng.
Những hiểu biết sâu sắc này không chỉ giải quyết một câu đố vật lý kinh điển mà còn có ý nghĩa quan trọng đối với nhiều lĩnh vực. Việc hiểu rõ hơn về cơ chế trơn trượt của băng có thể giúp cải thiện mô hình hóa ma sát băng, thiết kế các bề mặt chống trượt hoặc chất bôi trơn băng hiệu quả hơn. Nó cũng mở ra khả năng phát triển các bề mặt có khả năng chống băng (icephobic) bền vững hơn, có ứng dụng trong thể thao mùa đông, an toàn giao thông và các lĩnh vực công nghệ cao khác.