建筑结构储能一体化关键材料前沿交叉青年科学家沙龙在京举办

由中国科协立项支持、中国科技发展基金会主办的建筑结构储能一体化关键材料前沿交叉青年科学家沙龙10月25日在中国科技会堂举办，20余位来自高校、科研院所及产业界的优秀青年科学家围绕相关议题开展交流研讨。本次沙龙紧扣“双碳”战略重大需求，聚焦建筑结构储能一体化中力学与电化学性能协同、界面长期稳定、中试放大及评价标准等关键问题，推动结构储能从实验室创新走向宏量制备与工程应用。同济大学吴凯教授、东南大学冯攀教授担任执行主席，中国矿业大学（北京）孙睿副教授、同济大学材料科学与工程学院郭君渊研究员担任学术秘书。

沙龙设三个主旨报告。天津大学陈亚楠围绕先进储能技术，介绍了利用焦耳热实现先进储能材料快速制备与结构调控的研究进展。该技术通过电流直接作用于多种材料体系，实现快速升温与冷却，改变传统材料合成过程中的热力学与动力学行为，为材料组成、颗粒尺寸及缺陷结构的精准调控提供了新手段。其团队将高通量合成、自动化实验、快速表征与性能测试相结合，探索构建材料制备、性能评价与数据反馈的全智能闭环研发流程，为能源材料高效开发及人工智能辅助材料创制提供了新思路。江苏省公路智能检测与低碳养护技术工程研究中心褚洪岩作“水泥基储能材料到功能结构转化的关键瓶颈”报告，针对水泥基电池及超级电容器在承载能力、工作电压、单体一致性和尺寸放大等方面的瓶颈，分享由储能单体、储能模组到建筑构件的多级集成研发思路。研究表明，模组连接方式与单体尺寸会引发离子传输、界面状态和能量损耗的耦合变化，直接参照传统电池模组设计方案难以满足工程化实际需求，亟需建立适配水泥基材料特性的构件设计与集成方法。哈尔滨工业大学刘雨时围绕低温条件下水泥基材料水化缓慢、早期强度不足及易遭受冻害等问题，提出利用材料内部导电网络产生焦耳热，实现体积发热与内部养护。其团队通过碳纳米材料分散、跨尺度导电网络构筑及梯度欧姆热养护，提升了持续发热能力，促进了早期强度发展，为寒区混凝土施工、快速修复及高性能水泥基材料应用奠定了基础，也为新型储能水泥基材料电极体系构建提供了思路。

自由交流环节，青年科学家们围绕实验室成果向工程器件转化面临的主要瓶颈、技术应用场景、推广路径、产学研协同等话题，结合各自研究与工程实践提出了诸多见解。其中，智慧建造与运维国家地方联合研究中心张林锋指出，水泥基储能构件需结合建筑能源系统进行设计，应综合考虑建筑负荷、光伏发电规模、储能容量及系统经济性，通过充放电策略优化与数字化管理平台，实现光伏发电、储能构件和建筑负荷的协同运行。吴凯认为，水泥基储能研究应从材料本征特性与目标应用需求出发，重新审视器件结构、电极材料与系统集成方式，需解决传统电极材料与高碱水泥基体系之间的适配问题，在多功能集成、安全性与建筑空间利用等方面形成独特优势。北京建筑材料科学研究总院黄天勇提出，材料性能的局部提升只是工程应用难题突破的一个环节，应系统研究反复充放电对结构性能和长期服役的影响，可考虑从非承重墙板、围护构件等场景切入，降低早期示范应用的复杂度。河北工业大学徐名凤建议，面向边远地区结构健康监测等低功耗需求，探索水泥基储能与太阳能供电协同应用，为传感器及监测设备提供辅助电源，以更加明确的功能定位推动成果实践应用。

与会青年科学家一致认为，建筑结构储能一体化的价值不能仅以单体电化学性能衡量，而应统筹结构承载、储能效率、长期耐久、系统安全与综合经济性。面对从实验室小试件走向建筑构件的复杂挑战，一是要加强材料、土木、电化学与智能控制等学科交叉，深入揭示孔隙结构、离子传输、电子导电与力学性能之间的耦合机制。二是坚持应用场景牵引，结合预制构件、非承重围护结构及低功耗监测等方向开展示范验证，重视储能与建筑寿命匹配、构件可更换性及全生命周期成本。三是加快建立覆盖材料、器件、模组与建筑构件的标准化测试评价体系，推动科研单位、设计单位、施工单位及建设主体协同参与，形成从基础研究、工程验证到成果转化的贯通式创新路径。

中国科协科学技术创新部 供稿