Wanneer je ijs in dunne strengen laat groeien, kan het buigen zonder te breken. Deze dunne ijsvezels zijn de meest flexibele vorm van ijs ooit gemaakt.
Het meeste waterijs is hard en breekbaar: het knapt eerder uiteen dan dat het buigt. Een enkel, lang ijskristal kan echter veel flexibeler zijn. Natuurkundige Limin Tong van de Zhejiang-universiteit in de Chinese stad Hangzhou en zijn collega’s hebben dit gegeven gebruikt om het meest elastische ijs ooit te maken. Hun buigzame ijs zit dicht bij de theoretische limiet van hoe flexibel ijs kan zijn.
Superdunne ijsvezel
De natuurkundigen maakten hun ijsvezeltjes door waterdamp in een kleine ruimte te leiden die een temperatuur had van -50 graden Celsius. Een elektrisch veld trok watermoleculen naar een naald van wolfraam. Daarop kristalliseerde het water.
‘Er is heel veel mis met de p-waarde’
De p-waarde is tegenintuïtief en wordt vaak onjuist gebruikt, stelt wiskundige Rianne de Heide. We moeten naar een alternatief.
Zo bouwden de onderzoekers superdunne ijsvezels, met een diameter van enkele micrometers. Vervolgens koelden de onderzoekers het ijs nog verder af, tot een temperatuur tussen -70 en -150 graden Celsius.
Tongs team mat de elastische rek van de vezels. Sommige vezels konden bijna tot cirkels worden gebogen. Wanneer de onderzoekers de vezels loslieten, schoten ze allemaal weer terug in hun oorspronkelijke, rechte vorm.
‘Voorheen was de grootste elastische rek die experimenteel in ijs was waargenomen ongeveer 0,3 procent. In deze ijsmicrovezels bereiken we 10,9 procent. Dat is buigzamer dan welk ijs dan ook daarvoor’, zegt Tong. De theoretische limiet voor de elastische rek in waterijs ligt tussen de 14 en 16,2 procent.
Twee smaken ijs
Toen Tong en zijn team de strengen in detail onderzochten, vonden ze aanwijzingen dat er ze uit twee soorten ijs bestonden. De tweede vorm van ijs had een hogere dichtheid dan de ijssoort waaruit het grootste deel van de vezels bestaat.
Mogelijk zorgt de spanning op het gebogen deel van de vezel ervoor dat het ijs een transformatie doormaakte. De ijsvezeltjes kunnen natuurkundigen dan mogelijk helpen begrijpen hoe dergelijke veranderingen van de ene naar de andere ijssoort werken.
De microvezels zijn erg transparant. Ze zouden dus gebruikt kunnen worden om er licht doorheen te sturen, zoals bij glasvezelkabels. Het ijs moet wel op een lage temperatuur worden gehouden, dus praktische toepassingen zijn lastig. Voorlopig worden ze vooral gebruikt om de kleinschalige fysica van ijs te bestuderen.
