Te bryły lodu poruszają się same dzięki fajnej sztuczce inżynieryjnej

Wygląda to jak coś żywcem wyjętego z horroru o tablicach Ouija, ale jest mroźne — naukowcy odkryli, jak sprawić, by lód poruszał się sam.

Na nagraniu wideo ukazującym tę przerażającą dynamikę widać lodowy dysk topiący się na metalowej powierzchni z wytrawionym asymetrycznym wzorem w jodełkę. Lód i jego mała kałuża powoli zaczynają poruszać się na boki, po czym nagle nabierają prędkości i rozbijają się o metalową płytę. Naukowcy sugerują, że ten niezależny ruch może kiedyś generować energię.

„Prezentujemy samonapędzanie się ciała stałego i cieczy za pomocą dysków lodowych na jodełkę. Poprzez regulację przepływu wody roztopowej, osiągamy samonapędzanie się ciała stałego bez użycia siły zewnętrznej (tj. bez przepływu wiatru)” – wyjaśnił zespół w badaniu opublikowanym w czwartek w czasopiśmie ACS Applied Materials & Interfaces.

Aby to zrobić, naukowcy wyryli wąskie, asymetryczne kanały w jodełkę na aluminiowej powierzchni. Po umieszczeniu lodowego dysku na metalowej płycie, lód powoli się topił. Rowki kierowały wodę roztopową w jednym kierunku, unosząc ze sobą pozostały lód.

„Dobrą analogią jest spływ rzeką na pontonie, z tą różnicą, że w tym przypadku to kanały kierunkowe, a nie grawitacja, powodują przepływ” – powiedział w oświadczeniu uniwersytetu Jack Tapocik, doktorant inżynierii mechanicznej w Virginia Polytechnic Institute and State University (Virginia Tech) i współautor badania.

Inspiracją do stworzenia tej nawierzchni dla Tapokika i jego współpracowników był kalifornijski Racetrack — wyschnięte dno jeziora w Dolinie Śmierci, na którym głazy zdają się poruszać same z siebie, pozostawiając po sobie tajemnicze ślady na łuskowatej ziemi, które od lat 40. XX wieku stanowią zagadkę dla naukowców.

W 2014 roku naukowcy odkryli , że gdy woda deszczowa zamarza, a następnie zaczyna ponownie topnieć, wiatr popycha lodowe płaty, które z kolei poruszają skały. W przypadku badania nad ruchomym lodem, lód porusza się bez udziału sił zewnętrznych, takich jak wiatr. W drugim badaniu zespół pokrył jodełkowy wzór sprayem hydrofobowym. Spodziewali się, że dysk będzie się poruszał jeszcze szybciej, ale zamiast tego pozostał na swoim miejscu.

„Na wodoszczelnej powierzchni nadmiar wody roztopowej ponad kanałami jest bardzo łatwo wyciskany” – powiedział Jonathan Boreyko, współautor badania, który kieruje Laboratorium Płynów i Interfejsów Natury (Nature-Inspired Fluids & Interfaces Lab) na Virginia Tech. „To powoduje, że dysk lodowy przylega do grzbietów powierzchni. Woda roztopowa nadal płynie kanałami, ale lód nie może już się po nich poruszać” – wyjaśnił.

„Ciekawostką jest to, że gdy woda z topniejącego lodu przepływa poza przednią krawędź dysku lodowego, tworzy kałużę. Płaska kałuża po jednej stronie lodu powoduje dysproporcję napięcia powierzchniowego, co powoduje oderwanie się lodu i jego rozerwanie na powierzchni” – dodał. Zespół opisuje to zjawisko jako efekt procy.

Poza mało znanym powodem do dumy – naukowcy uważają, że ich powierzchnie pokryte są najszybszym lodem na świecie – możesz się zastanawiać, jaki jest sens tego eksperymentu. Odpowiedź brzmi: może on mieć wpływ na szybkie rozmrażanie, a nawet na nowe sposoby pozyskiwania energii.

„Gdyby struktura powierzchni była ułożona w kształt koła, a nie linii prostej, topiący się obiekt obracałby się nieustannie” – powiedział Boreyko. „Wyobraźmy sobie teraz umieszczenie magnesów na lodzie zamiast głazów. Te magnesy również by się obracały, co mogłoby być wykorzystane do wytwarzania energii”.

Badanie to ostatecznie dołącza do szeregu innych kreatywnych badań rzucających światło na potencjalne alternatywne źródła energii , których potrzebujemy teraz bardziej niż kiedykolwiek.