研究人员近日开发出一种名为“BioPykrete”的强化材料，其强度约为普通冰的10倍。该材料通过将冰与纤维素纳米晶体及一种定制蛋白质结合而成，这种蛋白质负责将植物基晶体牢固地粘合在冰结构中。
据 ScienceAlert 报道，与传统 Pykrete（木浆冰）中使用较大且无序的纤维不同，此次研究采用了纤维素纳米晶体。纤维素是植物的主要结构材料，以纳米晶体形式存在时，可作为微观增强剂作用于其他材料（包括冰），从而有效阻止裂纹扩展。
研究中使用的蛋白质被称为 CBM3a-AFPIII，它是抗冻蛋白（AFP）和碳水化合物结合模块（CBM）的结合体。该蛋白质的作用类似于胶水，确保纤维素纳米晶体与冰紧密结合。在小规模测试中，这种新型材料在断裂前吸收的能量是普通冰的70倍。
研究人员认为，通过调整成分和方法，有望进一步提升这种“超级冰”的性能。他们在论文中写道：“优化凝固动力学和冷冻协议，以及开发多样化的 AFP-CBM 变体，可能会产生强度更高的复合材料。”除了进一步测试材料的耐久性外，研究人员还计划深入探究裂纹在 BioPykrete 中的传播方式，以确认其背后的增强机制是否符合预期。
长远来看，利用定制蛋白质将冰和纤维素这两种看似不相关的化合物结合在一起的方法，可能为包装、建筑等领域开辟全新的材料应用前景。研究人员表示：“通过弥合重组蛋白质设计与结构工程之间的差距，我们开发了一种专为应对全球最极端环境严苛要求而设计的高性能材料。”
相关研究成果已发表在期刊《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上。
