中国首创会发电的水泥！建筑变身“巨型充电宝”

一道微光从水泥块中亮起，这块看似普通的混凝土，正悄然为周围的LED灯带提供着电力。这不是科幻电影，而是东南大学实验室里的真实场景。

在东南大学的实验室里，一块看似普通的水泥板正在创造奇迹——它不仅能发电，还能储存电能。2025年5月9日，中国工程院院士缪昌文团队发布了全球首创的仿生自发电-储能混凝土，这项突破性技术有望重新定义未来的建筑与能源格局。

01 仿生灵感：源于植物根茎的科技革命

这项颠覆性技术的灵感，并非来自高深的数学公式，而是源于大自然中常见的植物根茎结构。

团队科研人员、东南大学教授周扬表示：“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。”

科研团队运用 “双向冷冻冰模板法” ，精准复刻了植物维管的微观形态，并向层间孔隙填充柔性材料，实现了水泥基材料高强、高韧、高离子导电率的统一。

这种创新方法使水泥同时具备了建筑材料与能源载体的双重属性，将传统水泥从单纯的“结构承载者”转变为“能源综合体”。

02 技术突破：从“耗能”到“产能”的华丽转身

仿生自发电-储能混凝土包含两大核心技术：自发电水泥基超材料和自储电水泥基超级电容器。

团队研发了N型热电水泥和P型热电水泥两种自发电水泥基超材料。N型热电水泥的塞贝克系数达到-40.5毫伏/开，大约是传统水泥基热电材料最高值的10倍。

而P型热电水泥的功率因数PF值更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。

这些数据意味着，只要存在温差，自发电水泥就能持续发电，填补了清洁能源受天气制约的供应缺口。

更令人惊叹的是，团队还研发了自储电水泥基超级电容器，在保持水泥高强度的同时，将离子导电率提升了6个数量级。

该电容器在2万次充放电循环后，仍然能保持初始比电容的95%，完全可以与建筑同寿命。

03 性能卓越：强度与韧性的双重飞跃

这种新型水泥材料不仅在发电储能方面表现出色，在力学性能上也实现了巨大突破。

与传统水泥相比，仿生自发电-储能混凝土的抗压强度提升了60%，韧性增强了近10倍，成功破解了传统热电材料力学性能不足的难题。

这种“软—硬”交替、有序层状的微结构，是由水泥为主料，加入聚乙烯醇等有机物，通过特殊工艺构筑而成。

周扬教授解释道：“水泥与聚乙烯醇形成的界面具有离子选择性，钙离子容易被界面束缚，而氢氧根离子可以突破界面快速传递，从而在水泥层上下表面形成电势差。”

04 应用前景：重塑未来能源格局

仿生自发电-储能混凝土的应用前景极为广阔，有望在多领域引发能源革命。

在建筑领域，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”。基于特种磷酸镁水泥研发的储能材料，制成储能墙板后可存储居民住宅约一天的用电量。

在交通场景中，混凝土道面凭借其巨大的表面积，成为可发电储电的“零碳”服务区。未来，新能源车可能无需充电桩，在路面行驶时即可实现无线充电。

在偏远地区，无人基站、环境监测传感器等设备，将能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。

在低空经济领域，自供电混凝土跑道既能为飞行器提供无障碍起降场地，又能在其停留时极速补充续航能量，推动城市空中交通安全高效发展。

05 绿色转型：助力“双碳”目标实现

这项技术突破，对于能耗和碳排放量巨大的建筑行业来说，具有革命性意义。

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%。

缪昌文院士表示，这一成果不仅为“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。

当与光伏配套使用时，这种新材料可提升光伏利用率30%以上，降低用电成本超过50%，为构建新型能源体系、实现“双碳”目标提供了强有力的技术助力。

06 中国创造：从“基建大国”到“创新强国”的缩影

仿生自发电-储能混凝土的研发成功，是中国从“基建大国”向“创新强国”跨越的生动体现。

近年来，中国在工程科技领域不断创新突破，一批代表世界顶尖水平的超级工程密集建成。

以最近正式完工的花江峡谷大桥为例，它以625米的桥梁高度、1420米的主桥跨径，实现了“横竖都是世界第一”的双重突破。

这些超级工程和技术突破的背后，是我国在复杂巨系统工程中的超强组织与协同能力，以及人才红利特别是 “工程师红利”的不断强化。

未来，当每一栋建筑、每一条道路都能自己发电储能，城市将变成一个巨大的“充电宝”。这不仅是一场材料革命，更是一次能源革命。

从模仿自然到超越自然，中国科技正以惊人的速度改变我们的生活，为人类可持续发展的未来提供中国方案。