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水泥能发电了!手机靠墙就能充电

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1. 你可曾见识具有自行发电能力的水泥呢?2. 在2025年5月9日那天,3. 身为中国工程院院士以及东南大学教授的缪昌文团队,4. 公布了一项令全球为之震动的成果,5. 那便是于全球范围内首次创造出来的仿生自发电—储能混凝土。6. 此项突破致使传统水泥从“能耗大户”转变为“绿色能量体”,7. 并且同时拥有发电与储电这两种功能。

水泥能发电了!手机靠墙就能充电(图1)

水泥能发电了!手机靠墙就能充电(图2)

发布会的现场之中,团队仅仅使用了四块,其大小比不上魔方的自发电水泥块,将它们进行串联,进而实现了3.1伏的电压,轻轻松松地就把LED灯泡给点亮了。科学家究竟是通过怎样的方式,才能够让冷冰冰的建筑材料“活”起来的呢?

答案隐匿于自然界当中,植物维管组织所具备的层状结构,不仅具备很强的韧性,而且还能够为离子传输提供“高速通道”,并且能够有选择性地对离子通过予以调控,而传统水泥在加水搅拌之后,其内部结构呈现无序状态,无法构建起离子传输的“绿色通道”,要是能够将水泥从一堵“死墙”转变成为一套具备组织、存在分工的离子通道系统,将会产生怎样的情况呢?

水泥能发电了!手机靠墙就能充电(图3)

具有离子热电效应这种神奇特性的水泥,其孔隙中的钙离子和氢氧根离子自身就有发电潜力,然而密实结构妨碍了离子迅速迁移,致使发电效应太过微弱。科研团队巧妙采用“双向冷冻冰模板法”,先是让水泥浆在低温状况下冻结,冰晶融化后留下排列整齐的微米级孔道,复制了植物维管的微观形态。随后在孔道里添加聚乙烯醇等有机物,构建了“软—硬”交替、有序层状的微结构。

水泥能发电了!手机靠墙就能充电(图4)

正是这种结构,造就了关键效果,水泥同聚乙烯醇所构成的界面具备离子选择性,钙离子易于被束缚住,然而氢氧根离子却能够迅速传递,进而于水泥层的上下表面形成电势差。当水泥表面出现温差之际,温差会致使离子传输速率产生差异,差异越大,电势差也就越大,如此便能够发电。并且只要存在温差,便能够持续发电,不受天气的影响,正好可填补太阳能、风能“看天吃饭”的缺口。

不光具备发电功能,还能够进行存储。团队同步之下所研发的自储电水泥基超级电容器,其外观类似一块三明治,两侧的水泥电极用于储存活性物质,中间层的水泥电解质能够快速传导离子。它在维持水泥高强度的情形下,把离子导电率提高了6个数量级,在经历2万次充放电循环之后,依旧能够保持初始比电容的95%,可以与建筑拥有相同的寿命。

水泥能发电了!手机靠墙就能充电(图5)

这种新颖的混凝土,对人体以及环境而言是没有危害的,其外壳并不带电,所以不用担心会有触电的风险。在建筑范畴,能够自己发电、自己储存能量的水泥墙板,能够让建筑极大程度地减少对外部电网的依赖,从而转变成为“绿色能量体”。在交通方面,混凝土道面能够变成“零碳”服务区,未来新能源汽车不需要充电桩,在路面行驶的时候就能够实现无线充电。在低空经济领域当中,它能够成为无人机等低空飞行器的“加油站”。在偏远的地区,无人基站、环境监测传感器能够依靠水泥自己发电来稳定地运行。在地热丰富地区,还可利用自供电水泥地基和墙体实现连续发电。

水泥能发电了!手机靠墙就能充电(图6)

植物根茎有着层状结构,水泥变成了“绿色能量体”,对此科学家通过一次精彩的“偷师”告知我们,解决问题的答案,许多时候藏在我们熟视无睹的自然细节里。就像缪昌文院士说的那样,当每一栋建筑成为微型电站,当每公里道路成为能源动脉,我们构建的不只是低碳城市,更是一个生生不息的能量生态系统。

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