Израильские ученые создали BioPykrete: лед прочнее бетона для Марса

Группа исследователей из Еврейского университета Иерусалима под руководством профессора Идо Браславски представила синтетический материал BioPykrete. По заявлению авторов работы, его прочность на сжатие превышает показатели традиционного льда в десять раз, а способность поглощать энергию до разрушения — в семьдесят раз. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.

Структура и свойства материала

BioPykrete состоит преимущественно из воды, нанокристаллов целлюлозы растительного происхождения и специально разработанного гибридного белка. Последний выполняет функцию связующего звена компонентов на молекулярном уровне. Ключевая особенность структуры заключается в сочетании целлюлозных волокон и белков: волокна формируют внутри ледяной матрицы армирующую сеть, аналогичную роли стальной арматуры в бетоне, тогда как белки непосредственно связывают кристаллы льда с целлюлозой.

Благодаря такой организации трещины распространяются медленнее. Материал способен постепенно деформироваться и поглощать значительные объемы энергии перед разрушением, избегая внезапного хрупкого распада, характерного для обычного льда. Лабораторные тесты подтвердили, что прочность на сжатие BioPykrete практически равна показателям conventional concrete (обычного бетона) и вдвое превышает характеристики Pykrete — материала, полученного путем смешивания льда с древесным порошком и изучавшегося учеными Джеффри Пайком и Максом Перуцем во время Второй мировой войны.

Экологические и экономические аспекты

Профессор Браславски отметил, что производство цемента является одним из основных источников углеродных выбросов в мире. Кроме того, транспортировка строительных материалов в полярные регионы обходится крайне дорого. В связи с этим альтернативные материалы, такие как BioPykrete, которые являются биоразлагаемыми и используют водные и растительные ресурсы, могут предложить практические преимущества для устойчивого строительства.

Согласно данным исследовательской группы, первоначальное применение материала может быть найдено при возведении временных или сезонных объектов в Арктике и Антарктиде, включая ледовые дороги, взлетно-посадочные полосы и исследовательские лагеря. Поскольку структура состоит в основном из воды и растительных компонентов, эти объекты могут естественным образом таять после завершения эксплуатации, что снижает объем строительных отходов.

Перспективы космического применения

В настоящее время BioPykrete находится на стадии лабораторных исследований и проверки жизнеспособности. Ученым необходимо продолжить оценку долговременной прочности материала и его способности выдерживать циклы замораживания и оттаивания перед рассмотрением вопроса о практическом внедрении. Использование данного материала для строительства структур на Луне или Марсе рассматривается как перспектива будущих исследований.