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智能水泥砖：建筑材料变身“绿色能源体”

2026/4/20 10:16:34

一块水泥砖的“觉醒”

你能想象吗？盖房子用的水泥砖，不仅能发电，还能像充电宝一样储电，甚至能给手机、汽车充电？

这不是科幻小说。2025年5月，东南大学缪昌文院士、周扬教授团队发布了全球首创的仿生自发电-储能混凝土，让这一想象成为现实。

这项历时4年的研发成果，将水泥从“能源消耗者”变成了“能源综合体”，直击建筑行业高能耗痛点——我国建筑全过程能耗占全国能源消费总量的45%，碳排放量占全国排放总量超50%。

会发电的水泥是怎么炼成的？

灵感来自大自然的智慧

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”。受此启发，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，为水泥提供生长模板。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。

自发电：温差1℃就能发电

自发电水泥基超材料利用离子热电效应：当材料两侧存在温差时，内部离子从热端向冷端迁移，产生电压。

数据有多惊人？

上下表面温差1℃就能产生约40.5毫伏电量
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ZT值（热电转换效率）是传统材料的42倍
4块魔方大小的水泥块串联，即可产生3.1伏电压点亮LED灯泡

更厉害的是，自发电水泥的力学性能同样惊艳——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。

自储能：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。关键数据：

循环寿命：20000次充放电后容量保持率仍达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，离子电导率高达101.1mS/cm，超越现有商用固态电池材料

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%。

安全吗？人碰了会触电吗？

一个关键的安全设计：新型混凝土的外壳仍然不带电、不导离子，人碰到也不会触电。

已经能干什么？

可充电道路：停车即充电

“节假日期间，很多新能源车主都会担心车辆充电问题，而如果使用我们研发的新型水泥材料建造可发电可储电的‘零碳’服务区，那么车停在道面上即可以充电，再也不用抢充电桩了。”周扬教授表示。

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。

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”。

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无障碍起降场地，又能在其停留时补充续航能量，推动城市空中交通安全发展。

技术指标速览

能力	指标	通俗说法
温差发电	1℃→40.5mV	内外温差就是电
光伏配套	储能墙板可存一天用电量	电费省一半
储能寿命	2万次(95%)	和房子一样耐用
力学性能	抗压+60%，韧性+10倍	比普通水泥更结实
应用落地	可充电道面	2025年底见
安全性	外壳不导电	人碰了不会触电

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。”

这项成果不仅为“双碳”目标提供关键技术支撑，更预示着未来建筑将从“环境负担”转变为“生态伙伴”，为人类绿色智能生活开辟无限可能。

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“充电宝”，这场静默的革命正在重塑未来城市的模样。