4318
Вчені з Єрусалиму створили композитний лід BioPykrete, який приблизно у десять разів міцніший під час стиснення, ніж звичайна крига, і здатен поглинати в десятки разів більше енергії до руйнування. Матеріал розробляють як потенційну екологічну альтернативу важким будівельним матеріалам для Арктики та Антарктиди.
Ідея посилювати лід волокнистим матеріалом не нова. Ще під час Другої світової війни інженери експериментували з пайкритом — сумішшю криги та деревної тирси, яка значно повільніше тріскалася й танула, ніж чистий лід.
Нова розробка переносить цей принцип на рівень мікро- й наноструктури. У воду додають жорсткі кристали рослинної целюлози, які після замерзання формують навколо кристалів льоду щільну просторову мережу.
Головною особливістю став штучно створений білок, який виконує роль молекулярного клею. Одна його частина зв’язується з льодом, інша — з рослинними волокнами, тому дві фази композиту працюють як єдина структура.
За словами професора Ідо Браславського, команда прагнула не просто додати волокна у воду, а контролювати їхню взаємодію з кристалами льоду на молекулярному рівні.
Саме така конструкція змінила характер руйнування матеріалу. Звичайний лід під сильним навантаженням швидко тріскається й розлітається на уламки, тоді як BioPykrete здатен поступово деформуватися й поглинати значно більше енергії перед появою критичних тріщин.
Лабораторні випробування показали приблизно десятикратне зростання міцності на стиск і приблизно 70-кратне збільшення кількості енергії, яку матеріал може поглинути до руйнування.
Додавання спеціального білка приблизно вдвічі підвищило міцність порівняно з простішою сумішшю льоду та целюлозних волокон без молекулярної зв’язки.
Дослідники розглядають BioPykrete насамперед для холодних регіонів. Доставляти бетон, метал і важку техніку на далекі полярні станції дорого, тоді як головний компонент нового матеріалу — вода — вже доступний на місці.
Рослинна целюлоза є біорозкладною, тому після завершення експлуатації конструкцій матеріал потенційно матиме менший екологічний слід, ніж традиційні будівельні рішення.
Втім, BioPykrete поки залишається лабораторним прототипом. Перед реальним будівництвом ученим потрібно перевірити, як він витримуватиме багаторазові цикли заморожування та відлиги, тривале статичне навантаження й природні температурні коливання.
Якщо ці випробування будуть успішними, посилений лід може стати спеціалізованим матеріалом для тимчасових споруд, полярних баз або інших конструкцій у середовищі, де низька температура є не проблемою, а необхідною умовою існування матеріалу.
