科学家结合植物纤维素与蛋白质，开发堪比水泥的超强化冰

我们知道冰块有个致命弱点，就是脆。平常看起来坚硬，但只要出现一道微小裂痕就会以极快速度扩散，导致整个结构毫无预警瞬间 崩碎。为善用这种低廉易取得材料，以色列希伯来大学团队开发出新型强化冰，抗压强度约普通冰10倍，且破裂前可吸收比普通冰高约70倍能量。

强化冰并非近年新兴概念，早在二战期间，英国为了打造不会被击沉的航空母舰，曾实验将约14%纸浆混合86%冰制成复合材料“派克 里特（Pykrete）”，融化速度极慢（导热率极低），和普通冰相比，强度甚至接近混凝土。

希伯来大学材料科学家IdoBraslavsky团队进一度将该概念推进到纳米与分子尺度，开发称为BioPykrete的新型强化冰。

BioPykrete由冰与纤维素纳米微晶（cellulosenanocrystal）混合而成，后者是纤维素（植物结构天然材料）制成的极小坚硬颗粒。 当混合物冻结，纤维素纳米微晶会在冰晶周围形成三维网状结构。

接著研究人员设计一种可附著在冰与纤维素纳米微晶上的蛋白质，这种蛋白一端能牢牢附著在冰晶，另一端则能附著在纤维素，就像 分子胶水一样紧密连结整个结构。

普通冰之所以脆弱，是因为一旦裂纹开始扩散，就会像多米诺骨牌效应瞬间贯穿整个材料，但在BioPykrete强化冰中，裂纹扩散会立 刻撞上纤维素纳米微晶形成的“障碍网”，大幅吸收裂纹扩散能量，且最终崩碎形式为“逐步变形”而非“突然断裂”。

根据实验室测试结果，BioPykrete抗压强度为纯冰10倍，强度接近传统混凝土，崩碎前吸收的能量更比纯冰高出约70倍。

团队主要设想将BioPykrete应用于南北极地区建筑材料，在极地运输一吨混凝土成本可能比在赤道地区高出数十倍，BioPykrete优势 在于就地取材，适合建造临时或半永久性结构，如科研站墙壁、仓库，甚至机场跑道强化层。

不过研究人员也强调新型冰仍处于概念阶段，离实际应用还有很长一段路要走，冰在恒定压力下依旧会缓慢变形，BioPykrete能否抵 抗长时间结构负荷尚待验证，科学家也需进一步确认BioPykrete可否承受反复冻融。

新论文发表在《ColloidsandSurfacesB:Biointerfaces》期刊。