水之魂 (The Soul of Water)分享 http://blog.sciencenet.cn/u/ecqsun 上善若水

博文

知乎-03:冰为什么是滑的? 精选

已有 7529 次阅读 2018-4-15 12:37 |个人分类:水之魂|系统分类:科普集锦

 软声子高弹性,极化强排斥

 

-    低配位,强极化,超固态,低冰点,高熔点,软声子,高弹性, 电排斥

 

【事实陈述】自1859年法拉第最先提出冰的表面有一层液态或准液态润滑剂以来,对此问题的解答始终没有定论。目前流行的压融说和摩擦生热说不仅解释不了超低温下的润滑而且对表皮准液态的成因也无能为力。

 

【释疑原理】表皮水分子的低配位使氢键(O:H-O)的H-O段自发收缩增强。但由于O-O的排斥耦合使O:H伸长变弱并伴随强极化,导致O-O间距增大8%,表层密度降低到3/4标准值。H-O键能主导熔点O:H结合能主导冰点。此系列原因不仅拓展准固(液)态的相边界(0,-15度)而且导致表皮超固态 – 低密度、低冰点、高熔点、软声子、高弹性、电排斥、疏水、润滑、韧性。

 

【定量证明】实验和理论均已证明,O:H振动软声子的自适应性(变形自恢复)和极化导致的静电层是冰的表皮超润滑的根源。在表层与接触物之间的静电排斥可以托起接触物,就像电磁力托起磁悬浮列车,空气托起气垫船那样,能够大幅度地减少摩擦阻力。

 

【结论拓展】原子和分子低配位不仅彻底解决了冰为什这么滑的问题而且解决了液态水表皮的高弹疏水强韧性。冰水表皮共享以H-O键振频3450/cm特征的超固态结果已经拓展到其它低配位系统,如表面、缺陷、纳米孔洞,纳米结构,端态,边界态等的键电子致密钉扎和非键电子极化。

 

参考文献[1-3]

 

1.            X. Zhang, Y. Huang, Z. Ma, L. Niu, and C.Q. Sun, From ice supperlubricity to quantum friction: Electronic repulsivity and phononic elasticity. Friction, 3(4): 294-319, (2015).

2.            X. Zhang, Y. Huang, Z. Ma, Y. Zhou, W. Zheng, J. Zhou, and C.Q. Sun, A common supersolid skin covering both water and ice. PCCP, 16(42): 22987-22994, (2014).

3.            X. Zhang, X. Liu, Y. Zhong, Z. Zhou, Y. Huang, and C.Q. Sun, Nanobubble Skin Supersolidity. Langmuir, 32(43): 11321-11327, (2016).

 




http://blog.sciencenet.cn/blog-73032-1109143.html

上一篇:水的第四第五态: 准固态主导浮冰,超固态主导冰润滑。
下一篇:知乎-04: 为什么4度时水的密度最大?

3 王伟周 刘全慧 黄永义

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (4 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2018-9-20 19:05

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部