我国科研人员首创“永不融化的冰雪” ◎科技日报记者张盖伦北京2

◎科技日报采访人员张盖伦
北京2022年冬奥会已经开幕，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，已走向现实。
推广冰雪运动，就要有冰。不过，自然状态下的冰雪，升温后就融化，水淅淅沥沥，叫人烦恼。人工搭建冰场，则需建排水系统、砂砾层地基、加热水泥层等，工序复杂，可移动性较差，成本较高。
北京理工大学宇航学院教授张凯团队研制出了一种新型材料——凝胶冰雪。它最大的特点，就是“永不融化” 。
近日，在中国科技馆，张凯团队制备的凝胶冰雪冰板在“科技冬奥”主题展上亮相。展台不大，但吸引了不少路过的观众。大家出于好奇，就会伸手摸一摸。小朋友特别喜欢，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，它具有与自然冰雪几乎相同的视感和触感。
其实，常温状态下的凝胶冰雪，是一种水凝胶材料。它摸起来的质感和果冻相近，但力学性质更好。你用手戳一戳，就能看到它表面陷下去一小块，又马上回弹。你能压它，能拽它，还能把它卷起来——就像卷毯子一样。

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在中国科技馆展出的凝胶冰雪所制成的冰板。
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。它由多种材料通过化学手段进行聚合反应形成，根据需求的不同，高聚物网络的用材、形状、交联方式也不同。在没有高聚物网络时，升温后，冰晶会融化成水；但加入高聚物网络后，融化后的水，也被牢牢锁在网格之中，无法逃脱。这样一来，即使升温，水凝胶依然能保持形状的完整——它介于液体和固体之间。其实，我们熟悉的面膜、退热贴等，都是水凝胶。
制作凝胶冰雪时，张凯团队特意选择了生物相容性材料，无毒无害，自然环保，人也可以尽情与它亲密接触。
给水凝胶加上一层自制冷装置，就能做出冰板、冰墙。升温时水不滴落，可以用于制作精美浮雕——这是世界上现有的唯一可长期在冰上保存浮雕的技术方案。在科技馆中展出的冰板上，就雕刻着“城楼”和“雪花” 。虽然摸的人不少，但图案的形状一直保持清晰。

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项目负责人张凯在介绍凝胶冰雪。
若在城市中做小型“冰雪嘉年华” ，凝胶冰雪也易于携带和安装。常温下，可以把它卷起来，到了地方，垫上一层冰板，加上制冷机组，就能让它摇身一变，成为不融化的小型冰场。
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，无需昂贵的大型仪器，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。
还有更多有意思的应用。
比如，做冰雪主题的咖啡厅。凝胶冰雪制备的凝胶冰杯、冰碗，不融化、不失型，韧性强，不易摔碎，还能重复使用。想想看，顾客拿上一只精美的冰杯，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，倒是很具有网红打卡点的潜力。
还能在材料上继续“整活” 。凝胶冰雪可引入具有光、电、磁等特性的元素，可实现功能化设计，比如让它发光发亮，或者做成冰箱贴。