New 'Super Ice' 10 Times Stronger, Bringing It Close to the Strength of Concrete

第二次世界大战期间，英国皇家海军曾实验过一个设想：用掺入木浆的冰来建造航空母舰。

这种被称为 Pykrete 的复合材料显然坚固如混凝土——前提是它能一直保持冻结状态。

这艘船实际上会是一座漂浮的、定制的、加固的冰山，供飞机起降——但随着成本上升以及更好的方案出现，该项目最终被放弃。

如今，由以色列希伯来大学的一个团队领导的研究人员将这一20世纪40年代的设想向前推进，创造出了他们称之为 BioPykrete 的材料。

通过向冰中添加植物基晶体和一种定制蛋白质，他们制造出的材料强度是普通冰的10倍，在破裂前能够吸收的能量是普通冰的70倍。

关于这种新材料的研究已发表在*Colloids and Surfaces B: Biointerfaces*上，其背后的团队希望有朝一日它能被用作建筑材料。

新冰的样本。（Chen Adar）

“我们想做的不仅仅是把纤维混入冰中，而是要在分子层面控制不同材料之间的连接方式，”耶路撒冷希伯来大学的生物化学家 Ido Braslavsky 表示。

“这一结果不仅改变了冰的强度，也改变了它的断裂方式。它不再骤然碎裂，而是能够吸收更多能量并逐渐变形。”

这次的目标应用并非航空母舰，而是偏远寒冷地区的建筑项目——那里的传统建筑方法难以施展，比如北极和南极地区。

无需混凝土或钢材，以冰和植物基纤维素为主要原料，这可能成为一种低碳足迹且可生物降解的建筑材料。

“虽然建筑业是全球经济的基石，但它仍然是最严重的环境污染源之一，造成了大量碳排放和巨大的资源消耗，”研究人员在发表的论文中写道。

“生物技术通过开发新型可持续生物材料，为缓解这一影响提供了一条变革性的路径。”

然而，BioPykrete 要成为建筑材料还有很长的路要走。这项研究只是一次小规模的概念验证测试，还需要进一步研究来考察 BioPykrete 在长期和变化条件下的表现。

研究人员在这里使用的是纤维素纳米晶体，而非木浆中较大且无序的纤维。

纤维素是植物的主要结构材料，而以纳米晶体形式存在的纤维素可以作为其他材料的微观增强剂，包括冰——本质上就是阻止裂纹轻易扩展。

这里使用的蛋白质名为CBM3a-AFPIII，它由抗冻蛋白（AFP）和碳水化合物结合模块（CBM）组合而成。它的作用是充当胶水，将纤维素纳米晶体和冰粘合在一起。

冷冻干燥样品的扫描电子显微镜图像揭示了由微小纤维素晶体形成的网络。上排显示材料放大40倍，下排放大90倍。（Yulia Baron 和 Liat Bahari 博士）

这是一种巧妙的方法，研究人员认为，通过调整他们的成分和方法，他们或许能够进一步改进他们的“超级冰”。

“优化凝固动力学和冷冻方案，同时开发多样化的 AFP-CBM 变体，可能会产生强度更高的复合材料，”研究人员写道。

除了进一步测试该材料的耐久性外，研究人员还热衷于更仔细地研究裂纹如何在 BioPykrete 中扩展，以确认潜在的强化机制确实如他们所想。

更进一步来看，这种方法可能为包装、建筑等领域的材料开辟一个全新的格局：使用定制蛋白质将两种不太可能的化合物（冰和纤维素）结合在一起。

“通过弥合重组蛋白质设计与结构工程之间的差距，我们开发了一种高性能材料，专门针对世界上最极端环境的严苛条件而设计，”研究人员写道。

该研究已发表在 [Colloids and Surfaces B: Biointerfaces](https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2026.116037) 上。

本文由 Rebecca Dyer 进行事实核查，并由 Rebecca Dyer 编辑。虽然我们对自己的流程引以为傲，但我们毕竟也是凡人。如果你发现错误，请告诉我们。