普通冰块一敲就碎，这是常识。但以色列希伯来大学等机构的研究团队，把冰的压缩强度做到了普通冰的约10倍，接近混凝土的水平。他们给这种复合材料取名BioPykrete。
更反常识的是它的破坏方式。普通冰受力会突然崩裂，BioPykrete不会一下子碎掉，而是逐渐变形。研究团队从压缩试验中算出，同样体积下，它"碎掉之前吸收的能量"约为普通冰的70倍。
从木浆冰到分子级粘合
往冰里加植物材料来增强，并不是新思路。1940年代就有人把木材纸浆混进冰里，做出过"Pykrete"（派克瑞特）。这次的不同在于，研究团队不满足于简单混纤维，而是想办法让补强材料和冰在分子层面结合。
他们的做法分两步。第一步，把植物细胞壁里的纤维素微细晶体——纤维素纳米晶体（CNC）——混进水里，然后从单一方向冷冻。CNC在水结冰时会形成细密的网状结构，把冰包裹在其中。
第二步是关键。为了让这张网和冰牢牢咬合，团队把两种蛋白质拼在了一起：一种是能和冰结合的鱼类不冻蛋白AFPIII，另一种是能和纤维素结合的蛋白质片段CBM3a。拼出来的融合蛋白CBM3a-AFPIII，作用相当于CNC网与冰之间的"胶水"。
5个试样、2厘米圆柱，压出来的数据
验证方式很直接。团队在含2%CNC的水中加入CBM3a-AFPIII，从底部冷却冻结。然后准备了多组直径2厘米、高1厘米的圆柱试样，每组5个，对照组包括普通冰和不含融合蛋白的复合材料。
试样被金属板夹住，沿冰生长的方向压缩，记录受力和变形量。结果有两组对比数字值得注意：
- BioPykrete的压缩强度约为普通冰的10倍
- 与"加了两种蛋白但没拼在一起"的复合材料相比，强度约为其2倍
研究团队解释，CNC网会阻碍裂纹扩展。裂纹要往前走，得先把CNC网从冰里扯开，或者让网本身变形，这都需要额外的力。融合蛋白则加强了CNC与冰之间的连接，让整体能承受更大的载荷。
瞄准极地建材，但还只是小试样
研究团队把压缩强度接近普通混凝土的BioPykrete，看作北极和南极建筑材料的候选。这个设想有现实吸引力：极地不缺冰，如果冰本身能当结构材料，运输建材的成本逻辑会被改写。
但研究团队自己划了边界。目前的工作只是用小尺寸试样验证性能，要判断它能否真正用作建材，还需要考察长期耐久性、反复冻融后的劣化，以及持续受力下的变形情况。
团队也给出了继续提升强度的方向：调整冰的冻结速度和流程，改进连接冰与纤维素的蛋白质组合。也就是说，10倍这个数字，可能还不是终点。
热门跟贴