科技日报讯 （记者金凤 通讯员吴涵玉）水泥能发电，还能储电？5月9日，中国工程院院士、东南大学教授缪昌文团队发布全球首创的仿生自发电―储能混凝土。该技术直击建筑行业高能耗痛点，以水泥为载体开辟全新能源路径，有望重塑未来建筑与能源格局。
数据显示，目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%。同时，光伏发电受天气制约且储能成本高昂。
对此，东南大学团队研发出N型热电水泥和P型热电水泥两种自发电水泥基超材料，试图将水泥从“能源消耗者”变为“能源综合体”。
“其中，N型热电水泥塞贝克系数达-40.5毫伏/开，大约是传统水泥基热电材料最高值的10倍；P型热电水泥功率因数PF值是传统水泥基热电材料最高值的51倍，ZT值为传统水泥基热电材料最高值的42倍。”团队科研人员、东南大学教授周扬介绍，自发电水泥基超材料只要存在温差就能持续发电，这填补了清洁能源受天气制约的供应缺口。此外，其抗压强度提升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。
团队还研发出自储电水泥基超级电容器，在保持水泥高强度的同时，将离子导电率提升6个数量级，使其具有良好的电化学可逆性与快速的电荷转移能力，2万次充放电循环后，仍然能保持初始比电容的95%，可与建筑同寿命。
“这一发现的灵感源于我们对植物根茎的观察。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。”周扬说，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。
缪昌文表示，水泥混凝土材料正不断改写传统建材“结构承载―能源消耗”的单一属性，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。
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