Учені з Єврейського університету в Єрусалимі представили інноваційний матеріал, який розширює можливості будівництва в екстремальних кліматичних умовах. Розроблений ними армований лід BioPykrete перевищує міцність звичайного льоду в 10 разів і не поступається показникам бетону.
Основна особливість нового матеріалу полягає в його поведінці при механічному впливі. Замість того щоб розколюватися різко, армований лід згинається й ламається поступово. Така властивість досягається завдяки спеціальній конструкції матеріалу на молекулярному рівні.
Як створили армований лід BioPykrete
Дослідники посилили лід нанокристалами целюлози — надзвичайно дрібними й жорсткими частинками рослинного походження. Коли вони замерзали, утворювали тривимірну мережу навколо мікроскопічних ділянок льоду. Паралельно науковці розробили спеціалізований білок, здатний взаємодіяти з обома компонентами.
Як пояснює професор Ідо Браславський з факультету сільського господарства, продовольства та навколишнього середовища ім. Роберта Сміта: «Ми прагнули вийти за межі простого змішування волокон із льодом. Натомість контролювали з’єднання різних матеріалів на молекулярному рівні. Білок діє як молекулярний клей — одна його частина зв’язується з льодом, інша — з частинками целюлози».
Видатні характеристики матеріалу
Лабораторні випробування виявили вражаючі властивості армованого льоду:
- міцність у 10 разів вища за звичайний лід;
- здатність поглинати у 70 разів більше енергії до руйнування;
- поступова деформація замість раптового розколювання;
- показники міцності, еквівалентні бетону.
Такі характеристики роблять BioPykrete перспективним матеріалом для будівництва у найхолодніших регіонах світу, де доставка традиційних матеріалів або неможлива, або вкрай утруднена.
Екологічна значимість й подальші дослідження
Враховуючи, що армований лід переважно складається з льоду та частинок рослинного походження, він представляє біорозкладаний варіант з низькомісцевим вуглецевим слідом для конструкцій при екстремально низьких температурах.
Дослідники планують подальші експерименти. Їм потрібно з’ясувати, як матеріал зберігає властивості протягом тривалого часу й як він реагує на багаторазове заморожування та відтавання. Також науковці вивчають, чи деформується армований лід під постійним тиском.
Результати дослідження опубліковані в журналі Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
