工程师们设计了一种平面金属表面，可以让冰在其上快速移动，而无需外力推动。然而，该团队的灵感并非来自河流的急流或洋流。弗吉尼亚理工大学的研究人员在研究地球上最干燥地区的一个著名现象后，实现了这种看似超自然的运动。根据他们8月14日发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》杂志上的研究，这一发现可能对从快速除冰技术到绿色能源收集的各个领域产生出人意料的重大影响。
死亡谷的赛车沟（Racetrack Playa）是一些非常奇特的岩石的所在地。这些岩石最早在20世纪初就被记载，干涸的湖床上遍布着无数的“漂移石”。这些蜿蜒的岩石似乎能在沙地上自行移动，并在身后留下清晰的泥土痕迹。除了各种不可思议且超乎寻常的解释外，研究人员数十年来一直在试图弄清这种奇怪现象背后的确切机制。
2014年，由哈佛大学古海洋学家理查德·诺里斯（Richard Norris）领导的一个小组终于找到了答案。
赛车沟的漂移石仅在非常特定的条件下才会移动。具体来说，地面必须足够干燥，以至于即使有少量降雨，也不会渗透到坚硬的地面。接下来，温度必须降至零度以下，以便在沙漠地面形成冰。一旦冰不可避免地开始融化，微风就能提供剩余冰筏所需的动力，使其开始移动。有时，岩石会搭乘这些小小的临时船只。
在2019年了解了漂移石的机制后，由弗吉尼亚理工大学的自然启发流体与界面实验室的乔纳森·博雷科（Jonathan Boreyko）领导的一个团队想知道，他们是否能够制造出一种也能在平坦的水平路径上移动冰的表面。但与死亡谷的岩石不同，他们希望在不依赖风力的情况下实现这一点。经过三年的实验和另外两年的设计微调，博雷科和同事们找到了答案。
虽然需要几秒钟，但结果是显而易见的：他们新颖的表面可以让一个小冰盘在没有任何外部触发因素的情况下开始移动。为了实现这一点，研究人员建造了刻有不对称、箭头状凹槽的铝板，这些凹槽类似于人字形图案。当冰融化时，水会沿着这些凹槽流动，为冰开辟前进的道路。
“融水的定向流动带着冰盘一起前进，”研究合著者杰克·塔波西克（Jack Tapocik）在一份声明中解释道。“这就像在河上漂流，只是这里的定向通道是由流动而不是重力引起的。”
出于好奇，团队用一种防水喷雾涂覆了他们的铝板。尽管他们认为冰盘一开始就会移动得更快，但结果却更为复杂。一旦防水，表面实际上会粘附在冰盘上，因为融化的水被挤压到通道中。然而，在某个时刻，冰盘会突然向前猛冲，仿佛在弥补失去的时间。
“这里的有趣之处在于，当融水流到冰盘的前端时，它会形成一个水坑，”博雷科说。“在冰的一侧形成一个平坦的水坑会导致表面张力不匹配，从而使冰脱离附着并使其在表面上飞驰。”
这些动力学理论上可以改进各种材料的除冰技术。然而，根据博雷科的说法，他团队的发现可能会带来更激动人心的结果。想象一下铝制的人字形表面，但不是一个双向的方块或矩形，而是一个圆。还记得那些漂移石吗？
“现在想象一下在冰上放磁铁，而不是巨石，”他说。“这些磁铁也会旋转，可以用于发电。”
虽然还需要更多的研究和实验来确定该设计的有效性和可扩展性，但它仍然是未来可持续能源进步的一个有前景的可能性——这一切都归功于一群岩石。
