Учёные разработали армированный белком лёд, в десять раз прочнее обычного

Создана новая форма армированного льда, которая по прочности при сжатии сопоставима с бетоном и не разрушается так быстро, как традиционный лёд. Этот материал, названный BioPykrete, в десять раз прочнее обычного льда и способен поглощать в 70 раз больше энергии перед разрушением. Об этом сообщает издание Science XXI.

Разработка может быть использована в строительстве в условиях экстремально низких температур, таких как Арктика и Антарктика. Тем не менее, долговечность материала при длительной эксплуатации еще требует проверки. Исследование проводилось под руководством профессора Идо Браславского из факультета сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды имени Роберта Х. Смита Еврейского университета в Иерусалиме и опубликовано в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.

BioPykrete основан на нанокристаллах целлюлозы, которые формируют трёхмерную сеть вокруг микроскопических участков льда во время замерзания. Для улучшения связи между компонентами был создан белок, который соединяется с льдом и целлюлозой.

Этот молекулярный «мост» укрепляет армирующую структуру льда. В сравнении с аналогичной смесью, содержащей целлюлозу без искусственно созданного белка, добавление белка удвоило прочность и способность материала поглощать энергию. По словам Браславского, задача заключалась в управлении связями между компонентами на молекулярном уровне, а не просто в смешивании волокон со льдом.

Обычный лёд разрушается внезапно, так как трещины быстро распространяются по его кристаллической структуре. В BioPykrete целлюлозная сеть препятствует движению трещин и изменяет их направление, а белковые соединения затрудняют деформацию и разрыв этой сети. Таким образом, для распространения повреждений требуется больше энергии, и материал ломается постепенно.

Идея разработки основана на Pykrete, смеси льда с древесной пульпой, которая была прочнее обычного льда и медленнее таяла. В новом варианте древесные волокна заменены наноразмерным армирующим компонентом, а молекулярные связи специально настроены для улучшения механических свойств. Исследователи намерены изучить развитие трещин, влияние повторных циклов замерзания и оттаивания, длительной нагрузки и постепенной деформации, а также протестировать другие белки и методы замораживания; результаты работы опубликованы на SciTechDaily.

Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале Самара Онлайн 24 в MAX