Эти глыбы льда движутся сами по себе благодаря интересному инженерному трюку

Выглядит как что-то прямиком из фильма ужасов с доской для спиритических сеансов, но морозное — исследователи выяснили, как заставить лед двигаться сам по себе.

На видео , запечатлевающем жуткую динамику, можно увидеть, как ледяной диск тает на металлической поверхности с асимметричным узором «ёлочка». Лёд и его небольшая лужица медленно начинают двигаться вбок, а затем внезапно набирают скорость и, словно рогатка, проносятся по металлической пластине. Исследователи предполагают, что подобное независимое движение может когда-нибудь стать источником энергии.

«Мы демонстрируем самодвижение твердого тела в жидкой фазе, используя ледяные диски, расположенные на ёлочке. Выпрямляя поток талой воды, мы добиваемся самодвижения твердого тела без применения внешней силы (то есть без воздействия ветра)», — пояснила группа в исследовании , опубликованном в четверг в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Для этого исследователи протравили узкие асимметричные канавки в виде ёлочки на алюминиевой поверхности. Когда они поместили ледяной диск на металлическую пластину, лёд медленно таял. Канавки направляли талую воду в одном направлении, увлекая за собой оставшийся лёд.

«Хорошей аналогией является трубопровод на реке, за исключением того, что здесь направленные каналы вызывают течение вместо силы тяжести», - сказал Джек Тапочик, аспирант в области машиностроения в Политехническом институте Вирджинии и Государственном университете (Virginia Tech) и соавтор исследования, в заявлении университета.

На создание этой поверхности Тапочика и его коллег вдохновил Рейстрек в Калифорнии — высохшее озеро в Долине Смерти с валунами, которые, кажется, движутся сами по себе, оставляя загадочные следы на чешуйчатой земле, которые озадачивают ученых с 1940-х годов.

В 2014 году исследователи обнаружили , что когда дождевая вода замерзает, а затем снова начинает таять, бриз разгоняет ледяные плоты, которые перемещают камни. Однако в случае с движущимся льдом лёд перемещался без внешних сил, таких как ветер. Во втором эксперименте команда покрыла рисунок «ёлочкой» водоотталкивающим спреем. Они ожидали, что диск будет двигаться ещё быстрее, но вместо этого он остался на месте.

«На водонепроницаемой поверхности избыток талой воды, находящийся над каналами, очень легко выдавливается», — сказал Джонатан Борейко, соавтор исследования, руководитель Лаборатории изучения природных жидкостей и интерфейсов в Политехническом университете Вирджинии. «Это заставляет ледяной диск прилипать к выступам поверхности. Талая вода продолжает течь по каналам, но лёд больше не может двигаться», — пояснил он.

«Интересный трюк здесь в том, что, когда талая вода вытекает за передний край ледяного диска, образуется лужа. Наличие плоской лужи на одной стороне льда создаёт разницу в поверхностном натяжении, что приводит к смещению льда и его резкому движению по поверхности», — добавил он. Команда описывает это как эффект рогатки.

Помимо малоизвестного заявления о славе (исследователи считают, что их поверхности покрыты самым быстрым льдом на планете), вы, возможно, задаетесь вопросом, в чём смысл этого эксперимента. Ответ заключается в том, что он может иметь значение для быстрого оттаивания и даже для новых способов получения энергии.

«Если бы структура поверхности была круговой, а не прямой, тающий объект постоянно вращался бы», — сказал Борейко. «А теперь представьте, что на лёд кладут магниты, а не валуны. Эти магниты тоже вращались бы, что можно было бы использовать для выработки электроэнергии».

В конечном итоге это исследование пополнило ряд других творческих исследований, проливающих свет на потенциальные альтернативные источники энергии , которые нам сейчас нужны больше, чем когда-либо.