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永不消融 北京理工大学研制“凝胶冰雪”新式资料

发布日期:2022-02-21 09:57:40 来源:od体育app官网下载

  北京2022年冬奥会现已开幕,冰雪运动的热度也在持续升温。当年我国提出的“三亿人上冰雪”的愿景,已走向实际。

  推行冰雪运动,就要有冰。不过,天然状态下的冰雪,升温后就消融,水淅淅沥沥,叫人烦恼。人工建立冰场,则需建排水系统、砂砾层地基、加热水泥层等,工序杂乱,可移动性较差,本钱较高。

  北京理工大学宇航学院教授张凯团队研制出了一种新式资料——凝胶冰雪。它最大的特色,便是“永不消融

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  近来,在中国科技馆,张凯团队制备的凝胶冰雪冰板在“科技冬奥”主题展上露脸。展台不大,但招引了不少路过的观众。咱们出于猎奇,就会伸手摸一摸。小朋友特别喜爱,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,它具有与天然冰雪简直相同的视感和触感。

  其实,常温状态下的凝胶冰雪,是一种水凝胶资料。它摸起来的质感和果冻附近,但力学性质更好。你用手戳一戳,就能看到它外表陷下去一小块,又立刻回弹。你能压它,能拽它,还能把它卷起来——就像卷毯子相同。

  不消融的奥妙藏在一种亲水的高聚物网络中。这种网络的规划、制备都大有考究。它由多种资料经过化学手法进行聚合反应构成,依据需求的不同,高聚物网络的用材、形状、交联办法也不同。在没有高聚物网络时,升温后,冰晶会消融成水;但参加高聚物网络后,消融后的水,也被牢牢锁在网格之中,无法逃脱。这样一来,即便升温,水凝胶仍然能坚持形状的完好——它介于液体和固体之间。其实,咱们了解的面膜、退热贴等,都是水凝胶。

  制造凝胶冰雪时,张凯团队特意挑选了生物相容性资料,无毒无害,天然环保,人也能够纵情与它密切触摸。

  给水凝胶加上一层自制冷设备,就能做出冰板、冰墙。升温时水不滴落,能够用于制造精巧浮雕——这是世界上现有的仅有可长时间在冰上保存浮雕的技能计划。在科技馆中展出的冰板上,就雕刻着“城楼”和“雪花”。尽管摸的人不少,但图画的形状一向坚持明晰。

  若在城市中做小型“冰雪嘉年华”,凝胶冰雪也易于带着和装置。常温下,能够把它卷起来,到了当地,垫上一层冰板,加上制冷机组,就能让它摇身一变,成为不消融的小型冰场。

  凝胶冰雪能供给仿真冰无法比拟的实在冰雪体会感。并且,其原资料价格低廉,制备手法简略,无需贵重的大型仪器,且使用过程中易于保护,本钱比较人工造冰技能可大幅下降。

  比方,做冰雪主题的咖啡厅。凝胶冰雪制备的凝胶冰杯、冰碗,不消融、不失型,耐性强,不易摔碎,还能重复使用。想想看,顾客拿上一只精巧的冰杯,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,却是很具有网红打卡点的潜力。

  还能在资料上持续“整活”。凝胶冰雪可引进具有光、电、磁等特性的元素,可完成功用化规划,比方让它发光发亮,或许做成冰箱贴。

  张凯教授带领的凝胶冰雪团队,归于北理工宇航学院力学系波动力学团队,整个团队首要研讨的是航天和水下大型配备的减震降噪问题。几年前,他们开端研讨水凝胶,主攻方向是将它与声学结合,研制面向海洋配备和面向医学的先进声学资料。例如,像做B超时涂改在人皮肤上的耦合剂,也是一种高分子水凝胶。团队研制的新式水凝胶,能让病患体会更好,B超成像更明晰。“水凝胶是一种很有潜力的资料,在许多范畴都能大显神通。”张凯说。

  不过,将水凝胶和冰雪结合,在世界范围内,仍是创始。张凯还记得,四年多曾经,他收到了校园发来的邮件,鼓舞教师们活跃发挥研讨优势服务北京冬奥会。张凯觉得,作为北理工这所具有科技报国光荣传统的高校的科研团队,该为推行冰雪文明助力。2008年,张凯曾在现场看过北京奥运会110米栏的竞赛,奥运气氛给他留下深刻印象。“我就想找到一种办法,让更多人触摸冰雪,爱上冰雪,感触冰雪文明。”

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