Песах Бенсон • 16 вересня 2026 року

Jerusalem, 16 вересня 2026 року (TPS-IL) — Ізраїльські вчені розробили новий тип армованого льоду, який приблизно в 10 разів міцніший за звичайний лід під тиском і може поглинати приблизно в 70 разів більше енергії перед руйнуванням — прорив, який потенційно може призвести до створення нових будівельних матеріалів для екстремально холодних середовищ.

Матеріал, названий BioPykrete, поєднує лід із нанокристалами целюлози — крихітними жорсткими частинками, виготовленими з целюлози, природного матеріалу, який надає рослинам їхню структуру. Спеціально розроблений білок діє як молекулярний міст, зміцнюючи зв’язок між льодом і целюлозою та допомагаючи запобігти поширенню тріщин.

Кампус Єврейського університету в Jerusalem 3 серпня 2023 року. Фото Йоава Дудкевича/TPS-IL

Цей прогрес потенційно може вирішити практичну проблему в деяких з найвіддаленіших і найхолодніших регіонів світу: транспортування звичайних будівельних матеріалів. Бетон, сталь та інші матеріали можуть бути важкими, дорогими та складними для перевезення в арктичні та антарктичні регіони.

Натомість лід є рясним і доступним на місці, але зазвичай занадто крихким для структурного використання. BioPykrete потенційно може зробити можливим створення тимчасових або спеціалізованих конструкцій у місцях, де транспортування звичайних матеріалів є особливо складним.

Дослідження, опубліковане в рецензованому журналі Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, очолив професор Ідо Браславський з Єврейського університету в Єрусалимі. Інші члени дослідницької групи були з швейцарської Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Техніону та Університету Бен-Гуріона в Негеві.

Зміцнення льоду

Під час замерзання BioPykrete нанокристали целюлози утворюють тривимірну мережу всередині льоду. Розроблений білок з’єднує два матеріали на молекулярному рівні: одна його частина прикріплюється до льоду, а інша — до целюлози.

«Ми хотіли вийти за межі простого змішування волокон з льодом і натомість контролювати, як різні матеріали з’єднуються на молекулярному рівні», — сказав Браславський.

Це з’єднання, схоже, є вирішальним для продуктивності матеріалу. Лабораторні випробування показали, що BioPykrete досяг міцності на стиск у діапазоні, порівнянному зі звичайним бетоном, що робить його приблизно в 10 разів міцнішим під тиском, ніж чистий лід.

Його в’язкість була ще більш вражаючою: BioPykrete поглинув приблизно в 70 разів більше енергії перед руйнуванням, ніж звичайний лід.

Дослідники також порівняли льодо-целюлозні композити, виготовлені з розробленим білком і без нього. Додавання білка приблизно подвоїло як міцність матеріалу, так і кількість енергії, яку він міг поглинути перед руйнуванням.

Різниця полягає в тому, що відбувається, коли утворюється тріщина. У звичайному льоду тріщина може швидко поширюватися по матеріалу, спричиняючи його раптове руйнування. У BioPykrete целюлозна мережа створює перешкоди, які порушують шлях тріщини, тоді як білок зміцнює зв’язок між льодом і целюлозою, ускладнюючи прорив тріщини через армуючу мережу.

Дослідження описує білок як «молекулярний «біоадгезив»» і повідомляє, що армована структура може «зупиняти поширення тріщин на рівні пор».

«Ми змінюємо не тільки міцність льоду, але й те, як він ламається», — сказав Браславський. «Замість раптового руйнування, він може поглинати набагато більше енергії та поступово деформуватися».

Дослідники передбачають можливе застосування в арктичних та антарктичних середовищах, де транспортування звичайних будівельних матеріалів може бути складним і дорогим.

Однак BioPykrete залишається лабораторним доказом концепції, а не готовою заміною бетону. Необхідні подальші дослідження, щоб визначити, як він поводиться протягом тривалого часу, зокрема під впливом повторного заморожування та відтавання та тривалого тиску.