सार:
द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, मित्र राष्ट्रों ने एक सनकी विचार प्रस्तावित किया - एक विशाल विस्फोट-प्रतिरोधी बर्फ विमान वाहक बनाने के लिए बर्फ और लकड़ी के गूदे के साथ मिश्रित पाइक्रेट नामक मिश्रित सामग्री का उपयोग करना। अब, इस ऐतिहासिक धारणा से प्रेरित होकर, वैज्ञानिक शोधकर्ताओं ने आधुनिक नैनो प्रौद्योगिकी और जैव-आधारित समग्र संरचनाओं के माध्यम से प्रदर्शन में गुणात्मक छलांग के साथ "सुपर आइस" नामक एक नई इंजीनियरिंग निर्माण सामग्री सफलतापूर्वक विकसित की है। इसकी संपीड़न शक्ति सामान्य बर्फ की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक है, और इसने पारंपरिक बर्फ की घातक कमजोरी को पूरी तरह से दूर कर दिया है जो आसानी से टूट जाती है।
अत्यधिक ठंडे क्षेत्रों में अत्यंत प्रचुर और सस्ते प्राकृतिक संसाधन के रूप में, बर्फ को इसकी उच्च भंगुरता के कारण विश्वसनीय भार वहन करने वाली संरचनात्मक सामग्री के रूप में उपयोग करना लंबे समय से मुश्किल रहा है। हालाँकि साधारण शुद्ध बर्फ में एक निश्चित कठोरता होती है, लेकिन जब इस पर प्रभाव पड़ता है या असमान बल के अधीन होता है, तो छोटी आंतरिक दरारें इसमें बहुत तेज गति से फैल जाएंगी, जिससे पूरी संरचना बिना किसी चेतावनी के एक पल में विनाशकारी रूप से बिखर जाएगी। हालांकि द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान पार्केराइट ने साबित कर दिया कि फाइबर दरार के प्रसार को रोक सकता है, लेकिन उस समय की तकनीकी स्थितियों के कारण इसकी सूक्ष्म बंधन शक्ति और भौतिक गुण अभी भी खराब थे।
इस सामग्री यांत्रिकी बाधा को पूरी तरह से दूर करने के लिए, वैज्ञानिक अनुसंधान टीम ने आणविक और नैनोस्केल से शुरुआत की, जिसमें पौधे सेलूलोज़ (जैसे नैनोसेल्यूलोज क्रिस्टल) और विशेष प्रोटीन अणुओं को ठंड और क्रिस्टलीकरण के लिए सटीक अनुपात में पानी में एकीकृत किया गया। पानी के अणुओं के जमने की प्रक्रिया के दौरान, ये अत्यधिक फैले हुए जैविक नैनोफाइबर एक घने त्रि-आयामी प्रबलित नेटवर्क बनाने के लिए बर्फ के क्रिस्टल कणों के बीच परस्पर जुड़ते हैं और आपस में जुड़ते हैं; साथ ही, प्रोटीन अणु इंटरफ़ेस पर मजबूत अंतर-आण्विक आसंजन प्रदान करते हैं, जो बर्फ के क्रिस्टल के अंदर सूक्ष्म दरारों के निरंतर प्रवेश और अनियंत्रित विस्तार को प्रभावी ढंग से रोकते हैं।
मैकेनिकल परीक्षण डेटा से पता चलता है कि इस नए प्रकार की "सुपर बर्फ" की संपीड़न सीमा सामान्य बर्फ की तुलना में लगभग दस गुना है, जो कुछ इंजीनियरिंग-ग्रेड सीमेंट मोर्टार की यांत्रिक असर क्षमता के बराबर है। इससे भी अधिक महत्वपूर्ण बात इसकी कठोरता है: प्रयोगों ने पुष्टि की है कि सामग्री पूरी तरह से टूटने और नष्ट होने से पहले सामान्य बर्फ की तुलना में 70 गुना अधिक यांत्रिक प्रभाव ऊर्जा को अवशोषित कर सकती है। यहां तक कि जब सतह किसी भारी झटके से क्षतिग्रस्त हो जाती है, तब भी इसके अंदर गुंथे हुए नैनोफाइबर मैट्रिक्स को "लंगर" देंगे, जो कठिन मिश्रित सामग्रियों के समान प्रगतिशील विरूपण विशेषताओं को दिखाएगा, जो पारंपरिक बर्फ के विघटन और कुचलने के नाजुक गुणों को पूरी तरह से अलविदा कह देगा।
इसकी उत्कृष्ट भौतिक और यांत्रिक शक्ति के अलावा, सामग्री में शुद्ध बायोडिग्रेडेशन, शून्य कार्बन उत्सर्जन और स्थानीय सामग्री जैसे हरित गुण भी हैं। शोधकर्ताओं ने बताया कि यह नए प्रकार की मजबूत प्रबलित बर्फ ध्रुवीय वैज्ञानिक अनुसंधान स्टेशनों के बुनियादी ढांचे के निर्माण, अल्पाइन पर्माफ्रॉस्ट क्षेत्रों में अस्थायी इंजीनियरिंग निर्माण, ध्रुवीय शीत श्रृंखला और भंडारण और परिवहन सुरक्षा और यहां तक कि भविष्य में चंद्रमा या मंगल पर ध्रुवीय जल बर्फ संसाधनों के इन-सीटू इंजीनियरिंग उपयोग के लिए एक आकर्षक और कम लागत वाली संरचनात्मक सामग्री टूलबॉक्स प्रदान करती है।
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