浙江
一块冰，能有多硬？在大多数人的印象里，冰是脆弱的代名词，轻轻一敲就会碎成几瓣。
以色列耶路撒冷希伯来大学的科学家给出了一个令人惊讶的答案：经过特殊"强化"的冰，抗压强度可达普通冰的10倍左右，足以媲美常规混凝土。
更神奇的是，这种名为"生物派克冰"的新材料并不会像普通冰块那样"啪"地一声突然碎裂，而是会逐渐弯曲、缓慢破坏，在断裂前吸收的能量约为普通冰的70倍。
研究人员设想，这种材料未来或许能成为地球上最寒冷地区的一种建筑材料。这项看似异想天开的研究，背后是一套精巧的分子设计思路。
从二战奇想到分子级设计
用"加料"的方式强化冰块，并不是一个全新的点子。
第二次世界大战期间，研究人员就曾试验过一种名为"派克冰"的材料。它由冰和木浆混合而成，比普通冰更坚固，融化得也更慢。
当年，英国甚至设想用派克冰建造巨型"冰航母"，在大西洋上充当反潜飞机的海上基地，这一计划最终并未付诸实施。
希伯来大学的团队则把这个老点子推进到了分子层面。木浆里的纤维只是被动地夹在冰里，而新研究要让各种成分主动"握手"。
领衔研究的是希伯来大学罗伯特·H·史密斯农业、食品与环境学院的伊多·布拉斯拉夫斯基教授。他的团队长期研究冰与蛋白质之间的相互作用，这为此次突破打下了基础。
"我们希望超越简单地把纤维混入冰中，而是在分子层面控制不同材料之间的连接方式。"布拉斯拉夫斯基说。
他补充道："结果不仅改变了冰的强度，也改变了它的破坏方式。它不再突然碎裂，而是能吸收更多能量并逐渐变形。"
纳米晶体搭骨架，蛋白质当"胶水"
这项研究的秘诀，藏在两种来自自然界的"原料"里。
第一种是纤维素纳米晶体。纤维素是赋予植物结构的天然材料，从树干到棉花都离不开它，而纤维素纳米晶体则是由纤维素制成的极其微小、坚硬的颗粒。
研究人员把冰与纤维素纳米晶体混合在一起。
当混合物冻结时，这些颗粒会在微小的冰区域周围形成一张三维网络，就像钢筋在混凝土中搭起的骨架。
第二种原料，是科学家专门设计的一种蛋白质。自然界中，一些极地鱼类和昆虫体内就含有能与冰晶结合的蛋白质，帮助它们在严寒中生存。
这种蛋白质的奇妙之处在于"一身二任"：它的一端能与冰结合，另一端则能与纤维素结合。
它就像一种分子级的"胶水"，把冰晶和纤维素网络牢牢粘在一起，使整个结构形成一个紧密协作的整体。
实验室测试结果相当亮眼，各项指标都有大幅跃升。
在压缩测试中，生物派克冰的强度约为纯冰的10倍，达到了与常规混凝土相近的水平；它在失效前吸收的能量，也达到纯冰的约70倍。
这种工程蛋白质的作用尤为关键。与不含这座"分子桥梁"的冰与纤维素混合物相比，加入蛋白质后，材料的强度和吸能能力都翻了一番。
这意味着，真正让冰"脱胎换骨"的，不只是加进去了什么，更在于各种成分之间如何连接。
极地建房的新希望，但仍需时间检验
研究人员设想，生物派克冰将主要用于北极和南极地区。
在这些冰天雪地里，运输混凝土、钢材等建筑材料不仅成本高昂，而且困难重重。一艘补给船可能要在海冰中艰难航行数周，才能把物资送到科考站。
相比之下，冰就地取材、取之不尽。
只要携带少量纤维素和蛋白质添加剂，理论上就能在现场"冻"出坚固的结构，大大减轻后勤运输的压力。
由于这种材料主要由冰和植物来源的纤维素构成，它还有望成为一种可生物降解、碳足迹更低的替代方案，适用于极寒条件下的部分建筑。
当结构完成使命后，它甚至可以"自然融化"，几乎不给脆弱的极地生态留下痕迹。这一点，对于受到严格环保条约保护的南极大陆而言尤其具有吸引力。
不过，现在还没有人会用生物派克冰盖房子。这种材料目前仍处于概念验证阶段，还需要接受大量进一步测试。
科学家需要弄清楚它在长时间使用中的表现，它如何应对反复的冻融循环，以及在持续压力下是否会慢慢变形。
最后这一点尤为重要。冰川之所以会缓缓流动，正是因为冰在长期受压下会发生"蠕变"，而任何建筑材料都必须经得起时间的考验。
从二战时期的奇思妙想，到今天的分子级精准设计，人类对冰的利用正在进入一个新阶段。
或许在不远的将来，南极科考站旁会矗立起一座座由"超级冰"建成的仓库和掩体。它们坚固如石，却又在完成使命后悄然回归自然。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
