作者：葛思佳、吴涵玉
一块水泥砖变身手机充电宝、新能源汽车停在路面即可充电……这样神奇的场景正逐步走进现实。5月9日，由中国工程院院士、东南大学教授缪昌文和材料科学与工程学院教授周扬团队研发的仿生自发电－储能混凝土正式亮相。这项全球首创的技术直击建筑行业高能耗痛点，将水泥从“能源消耗者”变为“能源综合体”，有望重塑未来建筑与能源格局。
研究团队在发布会上展示成果（杭添/摄）
“当前，我国建筑全过程能耗占到全国能源消费总量的45%，碳排放量占全国排放总量超50%。”周扬介绍，太阳能等传统光伏能源虽然可以为建筑供能，但受天气制约大、储能成本高等短板愈发凸显。为此，东南大学团队依托重大基础设施工程材料全国重点实验室，在国家自然科学基金首批原创探索项目的资助下，研发了N型、P型两种热电水泥，该成果涵盖自发电水泥基超材料、自储电水泥基超级电容器两大技术模块，赋予了混凝土类似“光合作用”的能力，实现自发电与自储能的双重突破。
值得关注的是，自发电水泥基超材料只要存在温差就能持续发电，填补了清洁能源受天气制约的供应缺口。其在力学性能上同样表现优异，抗压强度提升60%、韧性增强近10倍，破解了传统热电材料力学性能不足的难题。
“我们发现植物的根茎组织非常神奇。”周扬介绍，研发的核心灵感源于对植物根茎的深度观察。自然界中，植物维管组织的层状木质结构不仅强韧，还能为离子传输提供“高速通道”，并通过界面选择性调控离子通过。受此启发，团队运用双向冷冻冰模板法，复刻植物维管的微观形态，并向层间孔隙填充柔性材料，实现水泥基材料高强、高韧、高离子导电率的统一，让水泥兼具建筑材料与能源载体的双重属性。“水泥混凝土本身不导电和离子，我们在其内部搭建有序的层状结构，可以实现发电和储能。最关键的是外壳仍然不带电和离子，人碰了也不会触电。”周扬表示，这款新型混凝土在20000次充放电循环后，仍然能保持其初始比电容的95%。这也意味着它能与建筑同寿命。
“传统水泥混凝土是能量消耗较大的工艺，我们将‘环境负担’转化为生态伙伴，这是一次巨大的变革。”缪昌文表示，这项成果不仅为“双碳”目标提供关键技术支撑，也为人类绿色智能生活开辟无限可能。
据悉，这一新材料有望拓展到偏远地区无人基站供电、低空飞行器续航补能、可发电储电的“零碳”服务区等场景，应用前景广阔。周扬透露，团队已和浙江省交通集团技术研究总院达成合作，可充电道面将在今年底或明年初上线。
责任编辑：张丽娟 张驰
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