Лёд прочный, как бетон

Ещё во время Второй мировой исследователи пробовали пайкрит — смесь льда и древесной массы, которая была прочнее обычного льда и медленнее таяла. Учёные Еврейского университета в Иерусалиме вернулись к этой идее и перенесли её на молекулярный уровень. Получился BioPykrete.

В лабораторных испытаниях на сжатие он оказался примерно в 10 раз прочнее чистого льда — это уровень обычного бетона. А энергии до разрушения поглощал раз в 70 больше.

Почему это важно? Лёд дешёвый, доступный и на удивление крепкий, но есть слабое место: крошечная трещина стремительно пробегает через весь объём, и конструкция рушится без предупреждения.

Команда подошла к проблеме в два хода. Сначала лёд смешали с нанокристаллами целлюлозы — мельчайшими жёсткими частицами вещества, которое служит растениям каркасом. При заморозке они образовали трёхмерную сеть вокруг микроскопических участков льда — что-то вроде арматуры в бетоне.

Второй ход — белковый «клей». Исследователи сконструировали химерный белок, своеобразный гибрид из двух частей: одна цепляется за лёд, другая — за целлюлозу. Благодаря этому сеть прочно заякорена во льду. Чтобы деформировать или порвать её, трещине нужно больше энергии, поэтому она останавливается или сворачивает в сторону, оставаясь маленькой и локальной.

Вклад белка проверили отдельно: по сравнению со смесью льда и целлюлозы без молекулярного «мостика» он удвоил и прочность, и поглощаемую энергию. А вместо внезапного раскола материал гнётся и разрушается постепенно.

Где это пригодится? Авторы думают об Арктике и Антарктике, куда дорого и сложно возить бетон и сталь. Материал почти целиком состоит изо льда и растительной целлюлозы, так что мог бы стать биоразлагаемой и заменой для некоторых построек в сильный мороз.

@vselennayaplus