圖說： 在實驗中，一個鋼珠在冰面上滑動。冰面由快速翻滾的流動水分子組成，但這些水分子只是鬆散地與底層冰結合在一起。
冬季運動，如滑雪、速滑和花樣滑冰，都需要利用冰和雪的光滑表面。雖然我們都知道冰的表面是光滑的，但其本質原因還從未被完全理解。
1886年，愛爾蘭物理學家John Joly提出了第一個關於冰上摩擦力小的科學解釋。當一個物體——例如溜冰鞋——接觸到冰面時，它的接觸壓力很高，以至於使接觸面的冰融化，從而形成一個液體水層，從而潤滑物體。目前的共識是，儘管冰表面的液態水確實減少了冰面上的滑動摩擦，但這種液態水並不是由壓力而融化的，而是在滑動過程中產生的摩擦熱造成的。
由荷蘭阿姆斯特丹大學的Daniel Bonn教授和德國馬克斯·普朗克聚合物研究所（MPI-P）的Mischa Bonn教授兄弟倆領導的研究小組現在已經證明，冰面上的摩擦力比目前所認識的要複雜得多。在0℃至負100℃下進行的宏觀摩擦實驗表明，在典型冬季運動溫度下，冰表面會從極其光滑轉變為在-100℃時具有高摩擦的表面。研究成果發表在了最新的《物理化學快報》。
為了研究這種溫度依賴性滑移的起因，研究人員對錶面的水分子狀態進行了光譜測量，並與分子動力學(MD)模擬進行了比較。實驗和理論的結合揭示了冰表面存在兩種類型的水分子：附著在底層冰上的水分子(由三個氫鍵束縛)和流動水分子（只受兩個氫鍵的束縛）。這些流動的水分子由熱振動驅動，不斷地在冰上翻滾——就像微小的球體。
隨著溫度的升高，兩種表面分子相互轉化：流動水分子的數量增加，而水分子被固定在冰面上。值得注意的是，這種溫度驅動的變化所引起的冰面上最上層的水分子的移動完全符合摩擦力的溫度依賴性：表面的流動性越大，摩擦越低，反之亦然。因此，研究人員得出的結論是：表面水分子的高流動性導致了冰的滑溜。
雖然隨著溫度增加，表面流動性一直在增，但0℃並不是在冰上滑行的理想溫度。實驗表明,摩擦實際上在-7℃時是最小的。
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