期盼已久的2022年北京冬奥会在2月4日开幕，中国式的冰雪浪漫由此绽放，中国人对冰雪运动的热情也被彻底点燃。在冬奥效应下，当年我国提出的“三亿人上冰雪”的愿景，已走向现实。

 

随着各项赛事如火如荼地展开，赛场外各国运动员和媒体纷纷花式打卡北京冬奥会，与此同时，本届冬奥会的科技元素也通过别具特色的方式展现给了世人，深受大家的喜爱。

 

近日，在中国科技馆，北京理工大学教授张凯团队制备的凝胶冰雪冰板在“科技冬奥”主题展上亮相，这种新型材料很快便引起了全世界的关注，让我们一起看看它的厉害之处吧~

 

永不融化的冰雪

众所周知，冬奥会的所有运动项目都与冰雪有关，自然状态下的冰雪在升温后就融化成水，因此人工搭建冰场需要建排水系统、砂砾层地基等，工序复杂，灵活性差，成本较高。

 

张凯教授团队研制出了一种“永不融化的雪”——凝胶冰雪，很好地解决了这一问题，凝胶冰雪中百分之九十以上的成分是水，因此它具有与自然冰雪几乎相同的视感和触感。

而常温状态下的凝胶冰雪，其实是一种水凝胶材料。质感和果冻相近，但力学性质更好，它不融化的奥秘藏在一种亲水的高聚物网络中，这种网络的设计、制备都大有讲究。

 

在没有高聚物网络时，冰晶在升温后会融化成水；而加入高聚物网络后，融化后的水也被牢牢锁在网格之中，这样一来，即使升温，水凝胶依然能保持形状的完整。因此凝胶冰雪可以说是一种介于固体与液体之间的物质。

自然环保，易于携带

在科技馆中展出的“凝胶冰雪”上，雕刻着“城楼”和“雪花”等精美元素，展馆中人来人往，每天都有不少人用手去触摸甚至挤压，但冰板图案的形状始终保持清晰。

在制作凝胶冰雪时，张凯团队特意选择了生物相容性材料制成的水凝胶，无毒无害，自然环保，所有人都可以与他亲密接触，因此它也可以用于制作精美浮雕，这也是现有唯一可长期在冰上保存浮雕的技术。

 

凝胶冰雪能提供仿真冰无法比拟的真实冰雪体验感。而且，其原材料价格低廉，制备手段简单而环保，且使用过程中易于维护，成本相比人工造冰技术可大幅降低。

 

同时凝胶冰雪也易于携带和安装，只要在常温下将它卷起就能保存，待需要使用时，垫上一层冰板，加上制冷机组，就能让它摇身一变成为一个小型“冰雪嘉年华”。

 

水凝胶的其他应用

作为一种新兴的功能高分子材料，水凝胶因良好的生物相容性、刺激响应、吸水、保水等优异的性能被广泛应用于生物医学、农业生产等领域。

 

水凝胶在医学领域的首要应用就是伤口敷料，通常采用抗菌性天然高分子作为凝胶单体，透过水凝胶缓慢地传输到受伤的部位加快伤口的愈合。

 

在农业生产中，由于水凝胶具有高吸水和高保水的特性，可以吸收大量的水分并将水缓慢地释放出去，因此水凝胶被做成水土保湿剂和化肥、农药的缓释剂，在农业生产中得到广泛应用。

 

随着研究的不断深入，水凝胶的性能将得到进一步的提升，相信在将来科学家们能够开发出更多性能优异的水凝胶材料，扩宽水凝胶在各个领域的应用空间。因此对水凝胶材料有研究意向的小伙伴们千万不能错过以下课题哦~

课题介绍

 

课题名称: 纳米纤维素协同ZNCL2构建多功能的水凝胶电解质

 

相关学科：材料学

 

课题介绍：近年，基于水凝胶电解质的可穿戴电池，具有优秀的机械性能、环境友好、安全性高、成本低等特点。然而，水凝胶电解质在低温下不可避免被冻结，从而失去机械性能和导电性能，造成电池失效。因此本课题的研究方向为如何研制出抗冻型水凝胶电解质。

导师介绍

 

北京林业大学教授、博士生导师、中国化学会会员；

 

研究方向为纳米纤维素等天然高分子软物质材料方面的基础研究；

 

主持国家自然科学基金项目两项，参与十三五国家重点研发计划等十余项课题；

 

在Macromolecules，ACS Macro Letters、Biomacromolecules和Soft Matter等高分子材料主流刊物上发表论文40余篇，获授权国家发明专利4项。