Вырастая в крошечные пряди, лед может сгибаться, а затем снова принимать свою первоначальную форму. Эти микроволокна – самая гибкая форма льда, когда-либо сделанная.
Известно, что большинство водяных льдов чрезвычайно жесткие и хрупкие, они легко ломаются, а не сгибаются. Однако один длинный кристалл льда может быть гораздо более гибким. Лимин Тонг из Чжэцзянского университета в Китае и его коллеги использовали этот факт для изготовления самого эластичного водяного льда, близкого к теоретическому пределу его гибкости.
Они делали свои волокна, используя водяной пар, подаваемый по трубе в небольшую камеру, поддерживаемую при температуре -50° C. Электрическое поле в камере притягивало молекулы воды к игле из вольфрама, где они кристаллизовались, образуя волокна диаметром в несколько микрометров или меньше.
Затем исследователи охладили лед еще больше, от -70° C до -150° C, и измерили упругую деформацию волокон, которая является мерой того, насколько сильно материал изгибается и деформируется. Они обнаружили, что эти волокна были более эластичными, чем любые другие структуры водяного льда, которые были измерены – некоторые из них даже могли быть согнуты почти в круги, и все они впоследствии снова превратились в прямые линии.
“Раньше самая большая упругая деформация, экспериментально наблюдаемая во льду, составляла около 0,3%, но теперь у нас есть 10,9% в ледяных микроволокнах, гораздо более гибких, чем любой лед раньше, – рассказывает Тонг. – Теоретический предел упругой деформации в водном льду составляет от 14 до 16,2%”.
Сообщается, что когда Тонг и его команда детально исследовали ледяные нити, они обнаружили намеки на присутствие второй формы льда, которая плотнее, чем тип льда, составляющего большинство волокон. Напряжение на изогнутой части волокна, возможно, вызвало трансформацию во льду, а это означает, что эти волокна потенциально могут помочь понять, как такие преобразования работают.
Микрофибры чрезвычайно прозрачны, поэтому их можно использовать для транспортировки света, но температурные требования затрудняют это. На данный момент их основное применение – изучение мелкомасштабной физики льда.
Подробнее об этом можно прочитать в журнале Science.
