ایجاد یخی که بهقدری مستحکم است که میتوان آن را به بتن تشبیه کرد
بر اساس گزارشی از خبرآنلاین و به نقل از دیجیاتو، محققان در راستای ایجاد BioPykrete، مفهوم قدیمی تقویت یخ را به سطح مولکولی منتقل کردهاند. آنها با ترکیب یخ و بلورهای نانویی سلولز، مادهای جدید به وجود آوردهاند. این ذرات ریز و محکم از سلولز که مادهای طبیعی و سازنده ساختار گیاهان است، تشکیل شدهاند.
زمانی که مخلوط یخ و سلولز یخ میزند، بلورهای سلولز یک شبکه سهبعدی در اطراف نواحی میکروسکوپی یخ ایجاد میکنند. محققان یک پروتئین طراحی کردند که قابلیت اتصال به هر دو ماده، یعنی یخ و سلولز را دارد. یکی از بخشهای این پروتئین به یخ و بخش دیگر به سلولز میپیوندد و بهعنوان یک نوع چسب مولکولی، این دو ماده را در کنار هم نگه میدارد.
موضوع تقویت یخ ایدهای جدید نیست. پژوهشگران در زمان جنگ جهانی دوم مادهای به نام Pykrete را مورد آزمایش قرار داده بودند که از ترکیب یخ و خمیر چوب ساخته شده بود و از یخ معمولی محکمتر و دیرتر ذوب میشد. تفاوت در رویکرد جدید در این است که محققان نهتنها مواد تقویتکننده را به یخ افزودهاند، بلکه روش اتصال این مواد را در سطح مولکولی نیز تحت کنترل دارند.
در یخ معمولی، حتی ترکهای کوچک میتوانند بهسرعت گسترش یابند و باعث شکست ناگهانی ساختار شوند. اما در BioPykrete، شبکه سلولزی و پیوندهای ایجادشده توسط پروتئین، حرکت ترکها را دشوارتر میسازند.
زمانی که یک ترک در داخل یخ شروع به گسترش میکند، به شبکه سلولزی برخورد کرده و این شبکه بهعنوان مانعی در مسیر آن عمل میکند. همچنین پروتئین طراحیشده با پیوندی که بین شبکه سلولزی و یخ برقرار میکند، موجب تقویت این ساختار میگردد. در نتیجه، برای تغییر شکل یا شکست این شبکه، به انرژی بیشتری نیاز است تا ترک یا متوقف شود و یا مسیر جدیدی در پیش گیرد.
آزمایشهای آزمایشگاهی نشان میدهند که BioPykrete در برابر فشار تا حدود ۱۰ برابر مقاومتر از یخ خالص است و توانایی دستیابی به سطح مقاومتی مشابه بتن معمولی را دارد. این ماده همچنین پیش از شکست، قادر است حدود ۷۰ برابر انرژی بیشتری جذب کند.
محققان بر این باورند که BioPykrete در آینده میتواند در مناطق قطبی شمال و جنوب مورد استفاده قرار گیرد؛ مکانهایی که انتقال بتن، فولاد و سایر مصالح ساختمانی به آنها میتواند هزینهبر و دشوار باشد.
از آنجا که این ماده عمدتاً از یخ و سلولز گیاهی تشکیل شده است، محققان بر این عقیدهاند که ممکن است به عنوان یک جایگزین زیستتخریبپذیر و با ردپای کربنی کمتر برای برخی مصالح در سازههای موجود در شرایط سرمای شدید مورد استفاده قرار گیرد.
۵۸۵۸