“超级冰”问世：强度10倍于普通冰，可成为极地建筑材料！

近日，以色列耶路撒冷希伯来大学的研究团队研制出一种新型强化冰，其抗压强度接近传统混凝土，约为纯冰的10倍，同时能够有效抵御使普通冰极易脆裂的突发性断裂。这种被称为“生物冰砖”的材料在受压时可吸收约70倍于纯冰的能量，破裂前能够更缓慢地发生变形和断裂，而非像普通冰那样突然脆性破碎。该研究由希伯来大学罗伯特·H·史密斯农业、食品与环境学院的伊多·布拉夫拉夫斯基教授领导，成果发表在《胶体与表面B：生物界面》期刊上。

材料的特殊性能源于纤维素纳米晶体——一种源自植物结构支撑物质的微小刚性颗粒。当材料冻结时，这些颗粒会形成一个三维网络，包裹着微观尺度的冰晶区域。为增强两种材料之间的结合，研究人员设计了一种具有分别与冰和纤维素结合的独立区域的蛋白质，这种分子桥将增强网络锚定在冰上，形成更加紧密相连的结构。与含有纤维素但不含工程化蛋白质的类似混合物相比，添加蛋白质使强度和能量吸收均提高了一倍。布拉夫拉夫斯基表示：“我们希望超越单纯将纤维混入冰中的做法，而是在分子层面调控不同材料之间的连接方式。由此得到的材料不仅强度发生了变化，其断裂方式也随之改变——它不会突然破碎，而是能够吸收更多能量，并逐渐发生形变。”

普通冰会因微小裂纹在其晶体结构中迅速扩展而突然失效，而在生物冰砖中，纤维素网络形成了阻碍，能够打断或改变裂纹的扩展路径。研究人员提出，蛋白质连接使该网络更难发生形变或撕裂，从而提高了裂纹扩展所需的能量。这一概念源自二战时期一种名为“派克雷特”的材料，由冰与木浆混合制成，强度更高且融化速度更慢。“生物派克雷特”沿用了类似技术路线，但用纳米级增强材料和分子级连接结构取代了传统木纤维。

研究人员认为，这种材料在北极和南极等环境中具有潜在应用价值，因为这些地区运输混凝土、钢材等传统建筑材料既昂贵又面临重重物流难题。由于生物冰砖主要由冰和植物来源的纤维素构成，它最终有望为极寒地区的某些建筑提供一种可生物降解、碳足迹更小的替代方案。科学新闻 科学家研制出强度10倍于普通冰的超级冰 科技快讯