科技INF 20-06-03 17:30
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【美国科学家研发高强度抗冻混凝土,300 次冻融循环后仍有效耐用】
以极地生物体内的抗冻蛋白为灵感,美国科罗拉多大学波德分校科学家研发出不怕冻融风化的高强度混凝土,可承受 300 次以上的冻融循环。

对于高纬度、寒冷容易下雪地方的居民来说,东西总是会因为不断重复结冰融化而受损,其实混凝土也不例外,渗进混凝土内部的水结冰时,凝结的水分体积会逐渐膨胀,也就是所谓的冻胀,经过无数次反覆的冻融循环后,会在混凝土上造成细微裂缝并不断加深,为不可逆的永久伤害。

科罗拉多大学波德分校团队从极地生物体内的天然防冻剂「抗冻蛋白」获得灵感,这些多肽能与冰晶结合、以抑制冰晶生长,让极地物种可以在零下温度环境存活,只是我们没办法把这些蛋白质挪到混凝土使用,尤其混凝土 pH 值通常都超过 12,因此科学家决定用常见的聚合物聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)复制出相同功用的化合物。

若把 PEG-PVA 聚合物添进混凝土,可以将混凝土中的冰晶尺寸缩小 90%,根据团队发表在《 Cell Reports Physical Science》的研究,实验后发现,新型混凝土在 30 次冻融循环后不会剥落,300 次后仍有很高的抗「冻伤」优势,强度也比输入气泡的混凝土还要高、渗透性也较低,因此有望提高混凝土在冬季的使用寿命。