冰冰滑滑且不化 我国科研人员首创“永不融化的冰雪”

来源:科技日报时间:2022-02-09 06:13:08

给水凝胶加上一层自制冷装置,就能做出冰板、冰墙。升温时水不滴落,可以用于制作精美浮雕——这是世界上现有的唯一可长期在冰上保存浮雕的技术方案。在中国科技馆中展出的冰板上,就雕刻着“城楼”和“雪花”。虽然摸的人不少,但图案的形状一直保持清晰。

北京2022年冬奥会已经开幕,冰雪运动的热度也在持续升温。当年我国提出的“3亿人上冰雪”的愿景,已走向现实。

推广冰雪运动,就要有冰。不过,自然状态下的冰雪,升温后就融化,水淅淅沥沥,叫人烦恼。人工搭建冰场,则需建排水系统、沙砾层地基、加热水泥层等,工序复杂,可移动性较差,成本较高。

北京理工大学宇航学院教授张凯团队研制出了一种新型材料——凝胶冰雪。它最大的特点,就是“永不融化”。

用高聚物网络锁住水 凝胶冰雪升温也不化

近日,在中国科技馆,张凯团队制备的凝胶冰雪冰板在“科技冬奥”主题展上亮相。展台不大,但吸引了不少路过的观众。大家出于好奇,都会伸手摸一摸。小朋友特别喜欢,半个身子扑上去,大叫着:“凉的,凉的,还滑滑的!这是冰呀!”

凝胶冰雪中,百分之九十以上的成分是水,所以,它具有与自然冰雪几乎相同的视感和触感。

其实,常温状态下的凝胶冰雪,是一种水凝胶材料。它摸起来的质感和果冻相近,但力学性质更好。你用手戳一戳,就能看到它表面陷下去一小块,又马上回弹。你能压它,能拽它,还能把它卷起来——就像卷毯子一样。

不融化的奥秘藏在一种亲水的高聚物网络中。这种网络的设计、制备都大有讲究。它由多种材料通过化学手段进行聚合反应形成,根据需求的不同,高聚物网络的用材、形状、交联方式也不同。在没有高聚物网络时,升温后,冰晶会融化成水;但加入高聚物网络后,融化后的水,也被牢牢锁在网格之中,无法逃脱。这样一来,即使升温,水凝胶依然能保持形状的完整——它介于液体和固体之间。其实,我们熟悉的面膜、退热贴等,都是水凝胶。

制作凝胶冰雪时,张凯团队特意选择了生物相容性材料,无毒无害,自然环保,人们也可以尽情与它亲密接触。

给水凝胶加上一层自制冷装置,就能做出冰板、冰墙。升温时水不滴落,可以用于制作精美浮雕——这是世界上现有的唯一可长期在冰上保存浮雕的技术方案。在中国科技馆中展出的冰板上,就雕刻着“城楼”和“雪花”。虽然摸的人不少,但图案的形状一直保持清晰。

有多种趣味应用 助力更多人感受冰雪魅力

若在城市中做小型“冰雪嘉年华”,凝胶冰雪也易于携带和安装。常温下,可以把它卷起来,到了目的地,垫上一层冰板,加上制冷机组,就能让它摇身一变,成为不融化的小型冰场。

凝胶冰雪能提供仿真冰无法比拟的真实冰雪体验感。而且,其原材料价格低廉,制备手段简单,无需昂贵的大型仪器,且使用过程中易于维护,成本相比人工造冰技术可大幅降低。

还有更多有意思的应用。

比如,做冰雪主题的咖啡厅。凝胶冰雪制备的凝胶冰杯、冰碗,不融化、不失型,韧性强,不易摔碎,还能重复使用。想想看,顾客拿上一只精美的冰杯,倒入热腾腾的咖啡,咖啡降温了,冰杯则因升温变得软糯Q弹,倒是很具有成为网红打卡点的潜力。

还能在材料上继续“整活”。凝胶冰雪可引入具有光、电、磁等特性的元素,实现功能化设计,比如让它发光发亮,或者做成冰箱贴。

张凯教授带领的凝胶冰雪团队,属于北京理工大学宇航学院力学系波动力学团队,整个团队主要研究的是航天和水下大型装备的减震降噪问题。几年前,他们开始研究水凝胶,主攻方向是将它与声学结合,研发面向海洋装备和面向医学的先进声学材料。例如,做B超时涂抹在人皮肤上的耦合剂,也是一种高分子水凝胶。团队研发的新型水凝胶,能让病患体验更好,B超成像更清晰。“水凝胶是一种很有潜力的材料,未来在很多领域都能大显身手。”张凯说。

不过,将水凝胶和冰雪结合,在世界范围内,还是首创。张凯还记得,4年多以前,他收到了学校发来的邮件,鼓励教师们积极发挥研究优势服务北京冬奥会。张凯觉得,作为北京理工大学这所具有科技报国光荣传统的高校的科研团队,该为推广冰雪文化助力。2008年,张凯曾在现场看过北京奥运会110米栏的比赛,奥运氛围给他留下深刻印象。“我就想找到一种方法,让更多人接触冰雪,爱上冰雪,感受冰雪文化。”

团队期待着,这种不融化的冰雪,能将冰雪的魅力,带给更多人。

本报记者 张盖伦

标签: 中国青年网 仿真冰 冰雪文化 滑滑 冰雪运动 科研团队

相关阅读

推荐阅读

受雨雪冰冻天气影响这些旅客列车停运 旅客可上12306网站免费退票

受雨雪冰冻天气影响这些旅客列车停运 旅客可上12

深晚记者从广铁集团获悉,受湖南部分地区雨雪冰冻天气影响,12月27日深圳北站部分旅客列车停运。截至12月26日21时,12月27日具体停运车次如更多

2021-12-28 14:40:10
安阳8旬老人被狗咬出6个牙印主人拒不承认 那不是我的狗咬的

安阳8旬老人被狗咬出6个牙印主人拒不承认 那不是

近日,河南安阳,王女士80岁的母亲在小区遛弯时,被迎面来的两条大狗咬伤,当时狗主人也在场并且还被监控拍到,但事后养狗人却拒不承认咬伤更多

2021-09-30 11:41:19
励普教育收购双拼域名lipu.com 做大做强的背后更具全球眼光

励普教育收购双拼域名lipu.com 做大做强的背后更

近年来,互联网教育一直是个比较热门的话题,它不受地域、时间的限制,用户可以随时随地进行学习,能够满足新时代不同年龄段群体的学习需求更多

2021-08-12 17:10:31
一直低调的白象这回被扒出来了!网友:野性消费 爱你没商量

一直低调的白象这回被扒出来了!网友:野性消费

河南遭遇特大暴雨引发洪涝灾害,全国人民伸出援手,民族企业也在通过自己的方式默默作出贡献。鸿星尔克、白象、蜜雪冰城这些具有社会责任感更多

2021-07-28 11:08:29
白象食品出圈了!网友为有社会责任感的国货企业大力点赞

白象食品出圈了!网友为有社会责任感的国货企业大

河南遭遇特大暴雨引发洪涝灾害,全国人民伸出援手,河南人自己也在积极自救。这两天,河南知名本土品牌白象方便面就着实火了一把,各种网络更多

2021-07-28 11:06:30
防汛救灾 共建家园 励普教育全力驰援周口

防汛救灾 共建家园 励普教育全力驰援周口

一场特大暴雨,给河南人民的生命财产安全造成巨大损失,给群众的生产生活带来严重影响。暴雨导致周口市西华、扶沟两县汛情紧急,大批群众转更多

2021-07-27 16:49:01
北京地铁大兴线缩短发车间隔后 首个工作日西红门站不限流了 进城“长龙”没有了

北京地铁大兴线缩短发车间隔后 首个工作日西红门

2分钟一趟车,站台乘客一趟清空,今天早高峰,地铁大兴线西红门站客流压力下降明显。今天是调休工作日,也是大兴线早高峰最小行车间隔缩短更多

2021-05-08 13:46:19
京广线窦妪站至平南站间接触网挂异物已处理完毕 列车运行秩序正在逐步恢复

京广线窦妪站至平南站间接触网挂异物已处理完毕

经铁路部门处置,受大风天气影响,京广线窦妪站至平南站间接触网挂异物已处理完毕,列车运行秩序正在逐步恢复。此前报道:京广线窦妪站至平更多

2021-05-07 14:06:00
+ 点击查看更多精彩

精彩放送

春节楼市表现低迷 整体上看2022年春节楼市表现惨淡
    今年春节楼市表现如何?2月7日,中国商报记者走访北京市部分房产中...
房地产调控力度持续加大成效明显 全年楼市“稳”字当头
    2021年,房地产调控力度持续加大。在房住不炒的主基调下,调控政...
北京首个“交房即交证”回迁房项目竣工!推进地区城市化建设跨越式发展
    房子都住了好几年,大红本却还没拿到手,办户口、上学都麻烦,这...
北京共有产权房新版导则对面积标准作出调整 中心城区面积不再“一刀切”
    12月23日,北京市住建委、市规自委联合印发《北京市共有产权住房...
93套房一次性抛售却无法网签? 开发商表示终止销售并启动善后程序
    93套房一次性抛售却无法网签?这两日,一则上海93套房的消息冲上热...
鼓励并购出险房企优质项目 切实推动房地产市场良性循环和健康发展
    12月20日,央行和银保监会联合印发《关于做好重点房地产企业风险...
    最新见闻