图片来源：Pixabay
在日常生活中，温度变化会使水结冰膨胀，然后再化冻收缩。由于混凝土的多孔结构能够吸收液体，在经历这些变化后，它的表面会起皮、脱落。现在，研究人员找到了一种能预防混凝土表面受损的新方法。
“过去，在预防冻结-解冻过程给混凝土带来的破坏时，我们主要使用一种20世纪30年代开发的技术：往混凝土中注入细小的气泡，”科罗拉多大学博尔德分校的材料科学家和建筑工程师维尔?斯鲁巴（Wil Srubar）说。这些可变形的气泡在吸收一部分压力的同时，也会降低混凝土的强度，这又会使混凝土吸收更多水分。另外，这些气泡在混凝土中的分布也需要精心调控。
斯鲁巴所在的实验室将目光转向大自然，特别是那些能让鱼类和细菌忍受严寒的“抗冻”蛋白质。在细胞中，这些蛋白质分子能够依附在冰晶表面，阻止它们长得太大。但是，这些蛋白质无法在强碱性的水泥浆（混凝土的一种关键成分）中起作用。因此，研究人员尝试使用一种具有相似功能但更耐碱的物质。这种物质是聚乙烯醇-聚乙二醇共聚物（PEG-PVA），目前常被用于缓释药物。
图片来源：Pixabay
为了测试PEG-PVA的性能，该研究团队混合了3组混凝土。一组作为对照组，一组加入了气泡，最后一组添加了PEG-PVA。经过300轮冻结-解冻后，对照组混凝土的质量急剧下降，而其他两组则保持住了原有形状。相关研究发表于今年5月的《细胞报告·物理科学》（Cell Reports Physical Science）。
英国诺森比亚大学的土木工程师维基·埃德蒙森（Vikki Edmondson，并未参与这项研究）认为，这项研究十分重要，但需要接受实验室之外的检验，“比如当我们讨论一座桥梁的设计寿命时，这种方法能起到多大的保护作用？” 埃德蒙森对这种添加剂的实际作用感到好奇，因为在现实中混凝土不仅要承受震动，还要经受得住污染物的影响。
图片来源：Pixabay
“任何让水泥更坚固的方法都是进步，”法国国家科学研究中心研究处处长罗兰·佩朗（Roland Pellenq，并未参与这项研究）说。由于冻结-解冻过程对建筑物危害巨大，其他研究人员也在寻找相关的解决方案。佩朗表示，自己的研究团队已经在试验一种防水的黑碳添加物了。
斯鲁巴已经申请了一项临时专利，希望在5年内将PEG-PVA方案推向市场。同时，他也在继续搜寻能模仿防冻蛋白功能的分子。“我实验室里的每个人都相信大自然早就解决了我们的所有问题，”斯鲁巴说，“我们只需要去发现它们。”
撰文：索菲·布什维克（Sophie Bushwick）
翻译：龚聪
文章来源：环球科学
京公网安备11010502039775号
