既能發電又能儲電的水泥問世

科技日報訊 （記者金鳳 通訊員吳涵玉）水泥能發電，還能儲電？5月9日，中國工程院院士、東南大學教授繆昌文團隊發佈全球首創的仿生自發電—儲能混凝土。該技術直擊建築行業高能耗痛點，以水泥為載體開闢全新能源路徑，有望重塑未來建築與能源格局。

數據顯示，目前我國建築全過程能耗佔到全國能源消費總量的45%，碳排放量佔全國排放總量超50%。同時，光伏發電受天氣制約且儲能成本高昂。

對此，東南大學團隊研發出N型熱電水泥和P型熱電水泥兩種自發電水泥基超材料，試圖將水泥從“能源消耗者”變為“能源綜合體”。

“其中，N型熱電水泥塞貝克係數達-40.5毫伏/開，大約是傳統水泥基熱電材料最高值的10倍；P型熱電水泥功率因數PF值是傳統水泥基熱電材料最高值的51倍，ZT值為傳統水泥基熱電材料最高值的42倍。”團隊科研人員、東南大學教授周揚介紹，自發電水泥基超材料只要存在温差就能持續發電，這填補了清潔能源受天氣制約的供應缺口。此外，其抗壓強度提升60%、韌性增強近10倍，破解了傳統熱電材料力學性能不足的難題。

團隊還研發出自儲電水泥基超級電容器，在保持水泥高強度的同時，將離子導電率提升6個數量級，使其具有良好的電化學可逆性與快速的電荷轉移能力，2萬次充放電循環後，仍然能保持初始比電容的95%，可與建築同壽命。

“這一發現的靈感源於我們對植物根莖的觀察。自然界中，植物維管組織的層狀木質結構不僅強韌，還能為離子傳輸提供高速通道，並通過界面選擇性調控離子通過。”周揚説，團隊運用雙向冷凍冰模板法，復刻植物維管的微觀形態，並向層間孔隙填充柔性材料，實現水泥基材料高強、高韌、高離子導電率的統一，讓水泥兼具建築材料與能源載體的雙重屬性。

繆昌文表示，水泥混凝土材料正不斷改寫傳統建材“結構承載—能源消耗”的單一屬性，成果不僅為“雙碳”目標提供關鍵技術支撐，也為人類綠色智能生活開闢無限可能。