以色列造出超级冰,强度堪比混凝土 破碎前可吸收能量是普通冰70倍

冰箱里拿出一块冰,往地上一摔,多半直接碎成几瓣。可如果告诉您,有一种冰硬得能跟盖楼用的混凝土较劲,砸都砸不碎,还能像橡皮一样先弯再断——多数人第一反应恐怕是不信。这不是科幻小说里的桥段,而是以色列耶路撒冷希伯来大学一支科研团队最近拿出的实实在在的成果,他们给这种材料起名叫"生物派克冰"。

相关论文正式发表在国际期刊《胶体与表面B:生物界面》上,眼下已经在国际材料学圈子里引起了不小的动静。带队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,他和团队多年来一直琢磨冰和蛋白质之间那点微妙的关系,这回算是把老功夫用出了新花样。

一组数据先摆在这儿:新材料的抗压强度大约是普通冰的十倍,跟工地上常用的混凝土处在同一档次;更让工程师眼前一亮的是,它在彻底破碎之前,能吸收的冲击能量约为普通冰的七十倍。换句话说,普通冰是一敲就散,这块冰却愿意先"忍一忍",把冲击力慢慢消化掉。

其实用东西给冰"打补丁",早就不是什么新鲜念头。二战那阵子,英国人杰弗里·派克脑子里蹦出过一个奇招——往水里掺木浆再冻上,得到的材料比清水冻的冰结实得多,融得也慢。那个代号"哈巴谷"的计划一度设想造几艘大冰船,去大西洋上当反潜飞机的落脚点,只是账算下来太贵、工程太难,最终没能落地。

老派克冰的思路很朴素,把木头纤维当钢筋往冰里一夹就完事。可这样的做法有个短板:木浆纤维粗细不匀、方向乱七八糟,说到底只是被动躺在冰里,并没有真正"抓"住冰。这也是它性能上不去的原因。

希伯来大学团队干了一件不太一样的事——把这个八十多年前的老点子,拉到了分子尺度上重做一遍。他们请出的第一员"帮手",叫纤维素纳米晶体。纤维素这个词听着专业,其实就是植物细胞壁里最普通的一种成分,棉花、树皮里到处都是。把它加工到纳米级别,得到的就是一颗颗极细、极硬的小颗粒。

把这些小颗粒混进水里再冷冻,它们会自动在冰晶的缝隙里搭出一张三维小网。这张网就像是钢筋在混凝土里搭的骨架,把冰一小块一小块地兜住。想让裂纹在里头蔓延?先得冲破这层网再说。

真正的关键一步,是团队自己"设计"出来的一种蛋白质。灵感来自大自然:北极的鱼、抗冻的昆虫,体内本来就带着能咬住冰晶的蛋白,帮它们熬过严寒。研究人员把其中一种抗冻蛋白,和另一段能识别纤维素的蛋白片段接到了一起,做出了一个"两头忙"的新分子。

这东西的妙处在于一头抓冰、一头抓纤维素,等于在纳米世界里当上了双面胶。冰晶和纤维素网络原本各干各的,被它这么一粘,就成了一个抱得很紧的整体。团队特意做了个对照实验:只加纤维素、不加这种蛋白,材料的强度和抗冲击能力只有完整版的一半。

可见真正让冰"脱胎换骨"的,不是往里多塞了什么东西,而是把这些东西怎么"接"到了一起。

数据亮眼,应用场景更让人来兴趣。研究团队最先想到的,是南北极那些常年冰天雪地的科考站。极地建材几乎全靠船运,一趟破冰航行下来,钢筋水泥的价钱能翻好几番,遇上坏天气还得干等。要是能就地取水、现场冷冻成型,工作人员只带一小包纤维素和蛋白添加剂过去,仓库、掩体这些设施就能自己"长"出来,后勤压力立马小一大截。

再者,这种材料对极地环境相当客气。主要成分说来说去就是水和植物纤维素,都能自然降解,碳足迹几乎可以忽略。等哪天建筑不用了,任它自己融化就行,不会像水泥板、钢构件那样在冰盖上一放几十年。对签了《南极条约》的国家来讲,这一点分量不轻。

话说回来,眼下也不用太激动。截至今年秋天,这项技术依然处在"能不能行"的验证阶段,离拿去盖房子还有一大段路要走。实验室里做出来的样品也就巴掌大小,从这一步跨到真能承重的墙板、拱顶,工程上的坑一个接一个。

其中最难迈的一道坎叫"蠕变"。冰川为什么会慢慢流动?就是因为冰在长时间受压下会一点点悄悄变形。任何想真正当建材用的东西,都得扛得住几十年反反复复的冻融、日晒和荷载。生物派克冰到底禁不禁得起时间考验,目前还没有答案,这也是团队下一步的主要工作。

从八十多年前那个没能造出来的冰航母,到今天实验室里这块弯而不折的"超级冰",人类和冰打交道的方式确实在悄悄改变。等到那些长期测试都过了关,说不定有一天,南极科考站边上真会立起几座冰做的仓库——远看和平常的冰屋没啥两样,摸上去却硬得跟石头一般;哪天用完了,又静静化回海里,连个痕迹都不留。

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更新时间:2026-09-30

标签:科技   以色列   混凝土   强度   能量   纤维素   派克   希伯来   团队   蛋白   冰晶   材料   南极   钢筋   东西

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