最も早いアイススケート靴は、4000年前にフィンランド人が削った骨を靴底に取り付けて作ったものでした。14世紀頃、オランダ人は鋼製のアイススケート靴を発明し、スケートはヨーロッパで人気のスポーツとなりました。スピードスケートやフィギュアスケートが人気を集めました。では、なぜアイススケート靴はスケートに役立つのでしょうか。私たちは歩くときに靴と地面の摩擦力に依存していますが、摩擦力がなければ歩けません。スケートの場合、摩擦力が少ないほどスムーズに滑れます。アイススケート靴は、始動や加速時に素早く前進する力を得ることができるだけでなく、滑走中の摩擦力を低減し、安定性を維持することができます。しかし、氷とアイススケート靴はいずれも固体です。なぜ摩擦力が小さいのでしょうか。固体と固体の間に流体を介在させると、摩擦が大幅に低減します。潤滑油の仕組みはこれに基づいています。科学者たちは、アイススケート靴と氷の表面の接触面を研究し、摩擦力が小さい理由は、氷とアイススケート靴の間に水の膜が存在し、潤滑作用を果たしていることを発見しました。
当初、アイススケート靴と氷の表面にある水は、相変化によるものであると考えられていました。氷は高圧で水に変わると考えられていました。しかし、温度が-22℃以下では、どんなに高い圧力でも氷が溶けず、一方の相から別の相に移行するだけで、水には変わりません。それでは、-30℃の低温でも人々が自由にスケートを楽しめるのはなぜでしょうか。後に、科学者たちは、自然状態の氷の表面に薄い液体膜が存在することを発見しました。この現象は表面融解と呼ばれています。温度が融点に近いほど、液体膜が厚くなります。-35～0℃の間では、液体膜の厚さは約10ナノメートルです。もちろん、不純物の存在も液体膜の厚さに影響を与えます。例えば、塩の存在で液体膜が厚くなります。では、なぜこの液体膜が存在するのでしょうか。2004年、2人の日本人科学者は分子動力学シミュレーションでこれを説明しました。氷の内部の水分子は、隣接する分子による力で全ての方向に影響を受けており、安定した結晶格子を形成しています。しかし、表面にある水分子は、一方が露出しているため、力が不安定で、規則的な結晶格子を形成しにくく、無定形の形態、つまり液体膜になります。分子熱運動の観点から見ると、水分子は平衡位置の近くで振動しています。氷の表面の分子は不安定なため、振動幅が内側の分子よりも大きく、この振動幅の差は融点に近づくほど大きくなります。したがって、融点に近いほど、液体膜が厚くなり、純粋な液体に近づきます。現在の研究結果によれば、水膜の形成には3つの要因があります。高圧融化、摩擦加熱、氷の表面に存在する液体膜です。温度が氷の融点に非常に近い場合（例えば-3.5℃以上）、高圧融化が最大の要因です。温度が融点から遠く離れている場合（例えば-30℃）、摩擦加熱が最大の要因です。温度が融点から遠く離れて静止している場合（例えば-30℃）、液体膜が最大の要因です。そうして、アイススケート靴と氷の間に存在するこの水膜が、極低温でもスムーズにスケートを楽しむことができる理由です。