Naukowcy z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie opracowali kompozyt, który według przedstawionych wyników jest 10 razy wytrzymalszy od zwykłego lodu i może pochłonąć 70 razy więcej energii przed pęknięciem. Materiał składa się z lodu, nanokryształów celulozy pochodzenia roślinnego oraz specjalnie zaprojektowanego białka. Badacze analizują jego potencjalne zastosowania, m.in. w budownictwie.

Projekt lodowego lotniskowca

Koncepcja wzmacniania lodu materiałami pochodzenia roślinnego pojawiła się podczas II wojny światowej. Brytyjski wynalazca Geoffrey Pyke zaproponował wówczas wykorzystanie pykretu, czyli lodu wzmocnionego miazgą drzewną, do budowy dużego lotniskowca. Projekt miał pomóc w ograniczeniu problemów związanych z niedoborem stali oraz zagrożeniem ze strony niemieckich okrętów podwodnych na północnym Atlantyku.

Planowana konstrukcja miała mieć wyporność około 2,2 mln ton, a pykret miał zapewnić większą wytrzymałość niż zwykły lód, ale wymagał utrzymywania odpowiednio niskiej temperatury. Projekt ostatecznie porzucono ze względu na koszty i rozwój alternatywnych rozwiązań. Do tej koncepcji nawiązali naukowcy z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie. W opracowanym przez nich BioPykrete zastosowano jednak inne materiały.

Nawet 80% pęknięć może mieć związek ze skurczem betonu. Metoda Polaka nowym standardem w USA

Jak powstaje BioPykrete?

W materiale wykorzystano nanokryształy celulozy, które wzmacniają strukturę lodu i utrudniają rozprzestrzenianie się pęknięć. Drugim istotnym składnikiem jest CBM3a-AFPIII i łączące białko zapobiegające zamarzaniu (AFP) z modułem wiążącym węglowodany (CBM). Białko pomaga utrzymać połączenie między nanokryształami celulozy a lodem. Dzięki temu badacze mogą wpływać na sposób, w jaki składniki oddziałują ze sobą na poziomie molekularnym.

Według wyników badań BioPykrete jest 10 razy wytrzymalszy od zwykłego lodu i może pochłonąć 70 razy więcej energii przed pęknięciem. Znaczenie ma nie tylko odporność materiału na obciążenia, lecz także sposób, w jaki zachowuje się on w momencie uszkodzenia. W przypadku zwykłego lodu pęknięcia mogą rozwijać się gwałtownie, wzmocniony kompozyt ma natomiast pochłaniać więcej energii i stopniowo się odkształcać, zanim dojdzie do zniszczenia.

Wyniki nie oznaczają jednak, że BioPykrete osiąga wytrzymałość betonu we wszystkich zastosowaniach. Jego przydatność jako materiału konstrukcyjnego wymaga dalszych badań.

Potencjalne zastosowania w budownictwie

Jednym z rozważanych kierunków wykorzystania BioPykrete jest budownictwo w regionach, w których przez dłuższy czas utrzymują się niskie temperatury. Naukowcy wskazują m.in. na Arktykę i Antarktykę, gdzie transport tradycyjnych materiałów oraz prowadzenie prac budowlanych mogą być utrudnione. Badacze wskazują również na możliwość opracowania materiału biodegradowalnego i charakteryzującego się niewielkim śladem węglowym.

Na tym etapie nie wykazano jednak, że BioPykrete może już zastąpić beton lub stal w praktycznych zastosowaniach. Wymaga to m.in. sprawdzenia jego trwałości, zachowania w zmiennych temperaturach oraz kosztów produkcji i eksploatacji.

Zobacz też: Beton, który ogranicza zanieczyszczenie powietrza. Jak działa fotokataliza

Źródła: Science Direct, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

Fot: Canva

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.