从“环境负担”到“生态伙伴”

一块水泥砖，究竟能创造多大的价值？东南大学缪昌文院士、周扬教授团队的答案，正在改写人类对建筑的认知——2025年5月，他们发布了全球首创的仿生自发电-储能混凝土，将水泥从“能源消耗者”变为“能源综合体”，可实现自发电与自储能的双重突破。

会发电的水泥是如何炼成的？

灵感来自植物根茎

这项突破的核心灵感，源于科学家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”。

团队创新开发了“双向冷冻冰模板法”——在搅拌混凝土时施加两个垂直冷源，让水形成层状冰晶，冰融化后形成一层水泥一层孔隙的交替结构，再填充柔性导电材料，成功复刻了植物维管的微观形态，实现水泥基材料高强、高韧、高离子导电率的统一。

温差1℃就能发电

利用离子热电效应——当材料两侧存在温差时，内部离子从热端向冷端迁移，就会产生电流。

数据有多惊人？

• 上下表面温差1℃就能产生约40.5毫伏电量，比传统水泥基热电材料高出10倍

• N型热电水泥的塞贝克系数是传统材料的10倍；P型热电水泥的热电转换效率是传统材料的42倍

• 4块魔方大小的自发电水泥块串联，即可点亮LED灯泡

更厉害的是，自发电水泥在力学性能上同样惊艳——抗压强度提升60%、韧性增强近10倍，破解了“功能材料牺牲力学性能”的难题。

墙体就是“充电宝”

自储电水泥基于超级电容器原理，采用“三明治”结构：两侧水泥电极存储电荷，中间水泥电解质传输离子。一块20厘米见方的水泥块，充满电后就能给手机充电。

核心性能数据：

• 循环寿命：2万次充放电循环后容量保持率仍达95%，与建筑50年寿命相当

• 离子电导率：基于特种磷酸镁水泥研发的材料，离子导电率提升了6个数量级

若制成储能墙板，可存储居民住宅约一天的用电量，与光伏配套使用能提升光伏利用率30%以上，降低用电成本超过50%。

已能干什么？

可充电道路：目前团队已与浙江省交通集团技术研究总院达成合作，可充电道面预计2025年底或2026年初落地。未来新能源车停在道面上即可自动充电，无需插拔充电枪。

零碳建筑：自发电、自储能水泥制成的墙板，可使建筑大幅降低对外部电网的依赖，变身“绿色能量体”。

结构健康监测：这种材料还可埋在桥梁、隧道里面，既可以做传感器进行健康监测，又可以做大型的UPS电源。

偏远地区供电：无人基站、环境监测传感器等设备，将依靠水泥的自发电特性稳定运行，有效解决传统电源供应难题。

低空经济：自供电混凝土跑道既能为飞行器提供起降场地，又能在其停留时补充续航能量。

技术指标速览

未来已来

中国工程院院士、东南大学教授缪昌文表示：“我们要将传统水泥混凝土从‘环境负担’变成生态伙伴，这是一项巨大变革。”

预计到2025年，我国智能建材市场规模将达800-1200亿元。当每一面墙都能发电、每一块砖都会“说话”、每一栋建筑都在学习，我们将迎来真正意义上的智能建筑时代。从“板砖”到“绿色发电厂”，这场静默的革命正在重塑未来城市的模样。