【困扰科学家百年的问题：冰为什么是滑的？】这个看似简单的问题却已经困扰了科学界170年。荷兰阿姆斯特丹大学物理系主任丹尼尔·博恩为了破解这个问题，还用3D打印技术制作了冰圣诞树，并在实验室搭建了微型“滑冰场”来研究冰的滑溜性。博恩团队在2018年测量了零下100摄氏度至0摄氏度范围内冰的摩擦系数，发现冰在零下7摄氏度时最滑——这正是短道速滑要求的冰面温度。通过分子动力学模拟，他们发现冰表面存在两种水分子：与冰体紧密结合的固定水分子，以及像微小滚珠般可以流动的水分子。随着温度升高，流动水分子数量增加，正是这些“水珠”让冰面变得滑溜。其实早在1842年，法拉第就发现两块冰压在一起会融合，猜测冰表面存在薄薄的液体层，这就是“预融化”现象。但冰上这层水是怎么形成的，以及在滑溜性中起什么作用，科学家们至今仍有争议。有人认为这是压力导致的融化，有人认为是摩擦生热，还有人认为这层水是冰本身固有的。北京大学江颖教授的团队以原子级精度分析了冰表面如何随温度变化而变化，并首次获得了自然界最常见的六方冰表面的原子级分辨图像。此前，科学家认为，在地球表面常压环境下，能稳定存在的只有六方冰。比如，自然界中，雪花、霜冻、冰雹以及南北两极的冰川都是六方冰，然而，江颖和同事却看到冰表面同时含有两种冰结构：六方堆叠方式和立方堆叠方式。此外，团队还发现，冰表面在零下153摄氏度就开始融化，这意味着地球任何地点的温度，都高于冰的预融化起始温度，也就是说，所有冰都处于预融化状态。今年12月的最新研究显示，在零下152摄氏度到零下93摄氏度的温度范围内，冰在融化前会形成一种此前未知的“无定形冰层”。这层冰分子仍处于固态，保留了类似固体的动力学特性，但不再像冰晶那样按规则呈有序排列。随着温度升高，这层无定形冰会逐渐演变为类液体层。(环球科学)中国科普博览
