Il BioPykrete, un nuovo materiale a base di ghiaccio, è circa 10 volte più resistente alla compressione del ghiaccio puro e può assorbire circa 70 volte più energia prima di rompersi. A differenza del ghiaccio comune, che tende a frantumarsi quando le crepe si propagano, può deformarsi e cedere in modo più graduale. I risultati, ottenuti in laboratorio, sono stati pubblicati sulla rivista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces da un gruppo guidato dal professor Ido Braslavsky della Robert H. Smith Faculty of Agriculture, Food and Environment dell’Università Ebraica di Gerusalemme.
Il materiale è rinforzato con nanocristalli di cellulosa, minuscole particelle rigide ricavate dalla sostanza naturale che dà struttura alle piante. Durante il congelamento, i nanocristalli formano una rete tridimensionale attorno a microscopiche porzioni di ghiaccio. Per collegare più saldamente i due componenti, i ricercatori hanno progettato una proteina con regioni capaci di legarsi sia al ghiaccio sia alla cellulosa. Questa proteina fa da ponte molecolare e ancora la rete di rinforzo al ghiaccio.
Rispetto a una miscela simile di ghiaccio e cellulosa senza la proteina progettata, l’aggiunta di quest’ultima ha raddoppiato sia la resistenza sia la capacità del materiale di assorbire energia. «Volevamo andare oltre il semplice mescolamento di fibre nel ghiaccio e controllare invece il modo in cui i diversi materiali si legano a livello molecolare», ha dichiarato Braslavsky. «Il risultato modifica non solo la resistenza del ghiaccio, ma anche il modo in cui si rompe. Invece di frantumarsi all’improvviso, può assorbire molta più energia e deformarsi gradualmente».
Nel ghiaccio comune, le piccole crepe possono propagarsi rapidamente attraverso la struttura cristallina e provocare una rottura improvvisa. Nel BioPykrete, la rete di cellulosa può ostacolare o deviare l’avanzamento delle fratture. Secondo i ricercatori, i legami con le proteine rendono la rete più difficile da deformare o lacerare, aumentando l’energia necessaria perché le crepe si propaghino.
L’idea riprende un esperimento della Seconda guerra mondiale, quando gli scienziati svilupparono il Pykrete, una miscela di ghiaccio e pasta di legno più resistente e più lenta a sciogliersi del ghiaccio non trattato. Il BioPykrete ne conserva il principio generale, ma sostituisce le fibre di legno con rinforzi su scala nanometrica e legami molecolari progettati per migliorare le proprietà meccaniche.
I ricercatori ipotizzano che il materiale possa trovare impiego in ambienti artici e antartici, dove trasportare materiali da costruzione come calcestruzzo e acciaio può essere costoso e logisticamente complesso. Essendo composto in gran parte da ghiaccio e cellulosa di origine vegetale, potrebbe offrire in futuro un’alternativa biodegradabile e con un’impronta di carbonio inferiore per alcune strutture nelle regioni più fredde.
Per ora, però, il BioPykrete è una prova di concetto sperimentale: le prestazioni osservate in laboratorio non dimostrano che possa resistere per anni come materiale strutturale. Restano da verificare la sua risposta a cicli ripetuti di congelamento e scongelamento, ai carichi prolungati e alla deformazione graduale sotto pressione costante. Gli studi futuri analizzeranno anche come si sviluppano le fratture nella struttura rinforzata e se proteine diverse o tecniche di congelamento alternative possano migliorarne ulteriormente le proprietà. Queste prove serviranno a capire se il materiale potrà passare dai campioni di laboratorio ad applicazioni pratiche nell’edilizia.
La ricerca, intitolata «Ingegneria biomimetica di un composito di ghiaccio rinforzato con proprietà meccaniche migliorate», è firmata da Chen Adar, Yulia Baron, Baruch Rofman, Maya Bar Dolev, Liat Bahari, Victor Yashunsky, Vera Sirotinskaya, Oded Shoseyov e Ido Braslavsky. È stata pubblicata il 2 agosto 2026 su Colloids and Surfaces B: Biointerfaces (DOI: 10.1016/j.colsurfb.2026.116037). Google Google News
Fonte: scitechdaily.com
