永不融化的“冰雪”

张觊　渐南南　左磊

谁说零摄氏度以上冰雪就不存在？

2022年，萬众期待的北京冬奥会和冬残奥会举行需要大量的冰雪装饰类材料。这既能烘托冬奥特色、提高公众参与热情，又能弘扬中华文化。然而，根据历史天气数据推测，北京冬奥会、冬残奥会期间，将有近90%的天数气温高于零摄氏度。这必然会导致冰雪融化，增加冬奥会、冬残奥会的举办成本，降低其观赏性和趣味性。如何研发出一款“永不融化”的冰雪材料，保障冬奥会、冬残奥会的品质，成为中国科学家需要攻克的一道难题。

为解决冰雪易融化问题，北京理工大学宇航学院通过引入高聚物三维网络结构锁住水分子，成功研发出一种不融化的凝胶冰雪材料。不同于自然冰雪，这种凝胶冰雪在升温过程中仍然能够保持自身形状，不会融化成水。

初始（上）、加热（下）状态下自然冰雪与凝胶冰雪形态对比图

凝胶冰雪不融化机理示意图

冰雪也能弯曲？

更为神奇的是，凝胶冰雪不仅具有自然冰雪的观感和触感，还可以弯曲变形，展现出“超韧性”。

通常情况下，当温度升高时，自然冰雪中的冰晶体发生融化，水分子之间的约束消失，冰雪就会迅速融化成水。而得益于高聚物网络的引入，凝胶冰雪并未表现出融化迹象，宏观形状也不会发生明显变化。通过一些技术手段，凝胶冰雪材料还实现了低成本和性能可调，满足了多元化需求。

凝胶冰雪带来的惊喜

那么，凝胶冰雪可以应用在哪些地方呢？

冰板冰墙

将凝胶冰雪与自制冷装置结合，就变成了冰板冰墙。这种冰板冰墙，不仅不会在被触摸时融化，还能抵抗重力作用，以任意角度放置。

凝胶冰画

将不同颜色的凝胶冰雪做成像素点，按照一定的形式排布，就可以制作出精美的凝胶冰画。

冰制容器

因为凝胶冰雪不融化的优势，可将其制备成凝胶冰杯、冰碗，让食品等富有趣味，也能更好地营造冬天的氛围。

凝胶冰雪的“超韧性”

凝胶冰画

凝胶冰雪完全可以媲美真实的冰雪环境，让冰雪运动更具科技魅力，这也必将吸引更多的人参与到冰雪运动中来！

（责任编辑/高琳 美术编辑/韦英章）