该文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：

作者及机构
本研究由Khaled Own Mohaisen（第一作者兼通讯作者）、Md Hasan Zahir、Salah U. Al-Dulaijan、Shamsad Ahmad、Mesfer M. Al-Zahrani和Mohammed Maslehuddin共同完成。研究团队来自沙特阿拉伯法赫德国王石油与矿业大学（King Fahd University of Petroleum and Minerals）的多个跨学科研究中心，包括可持续能源系统研究中心、建筑与建筑材料研究中心以及计量与标准测试应用研究中心。研究成果发表于《Journal of Building Engineering》2025年第99卷，文章编号111575。

学术背景
研究领域为建筑节能材料，重点关注相变材料（Phase Change Materials, PCMs）在高温气候条件下的应用。全球建筑能耗占总能耗的40%，其中制冷需求在炎热地区尤为突出。传统PCMs（如石蜡、脂肪酸）虽能通过相变潜热调节温度，但存在成本高、制备复杂、泄漏风险及导热性差等问题。本研究旨在开发一种低成本、高稳定性的复合PCM，以火山渣（Scoria, SC）为载体，结合聚乙二醇（Polyethylene Glycol, PEG），并通过水泥涂层解决泄漏问题，最终将其应用于混凝土中，提升建筑的热能存储效率。

研究流程
1. SC/PEG复合材料的制备与优化
- 真空浸渍法：将SC颗粒与不同比例（20%~100%）的PEG在70℃、0.1 MPa真空条件下反应2小时，通过重量增益实验确定最佳PEG负载量为47%。
- 表征分析：采用X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证化学稳定性；扫描电镜（SEM）显示SC的多孔结构被PEG完全填充；差示扫描量热法（DSC）测得SC/PEG的熔融焓为69.8 J/g，较纯PEG降低64%。

1. 水泥涂层封装（SCPC）的开发

   • 涂层工艺：以水泥浆（水灰比0.35）包裹SC/PEG，形成0.5 mm厚保护层，经24小时固化后，泄漏测试表明SCPC在70℃下无PEG渗出。
     
   • 热循环稳定性：200次熔融-凝固循环后，DSC显示SCPC的相变温度（57.7℃）和焓值（35.8 J/g）变化可忽略，热重分析（TGA）证实其工作温度范围内无质量损失。
     

2. SCPC混凝土的制备与性能测试

   • 配合比设计：以0.4水灰比和0.6细骨料占比为基础，制备了SCPC替代率20%~100%的混凝土（如M20SCPC~M100SCPC）。
     
   • 力学性能：28天抗压强度测试显示，M80SCPC（18.2 MPa）仍满足结构混凝土标准（ACI 318要求17.2 MPa），而M100SCPC（16.8 MPa）适用于非结构应用。
     
   • 热性能测试：热流仪（HFM）测得M60SCPC的导热系数较基准混凝土（MSC）提高30.1%；热循环实验中，M100SCPC的最高温度降低5.49℃（加热阶段）和3.88℃（冷却阶段），时间延迟达77.8%。
     

主要结果
1. 材料性能：SCPC的储能效率为96.7%，熔融焓35.8 J/g，且水泥涂层显著提升导热性（0.27→1.3 W/m·K）。
2. 混凝土性能：SCPC替代率与温度调节能力呈线性关系（R²>0.96），如M60SCPC可减少30%的能耗峰值。
3. 创新性：首次将SC作为PCM载体，并通过水泥涂层替代昂贵的环氧树脂，成本降低50%以上。

结论与价值
该研究成功开发了一种适用于高温地区建筑的热能存储混凝土（MSCPC），其科学价值在于：
- 揭示了SC/PEG复合材料的稳定机制，为天然多孔载体应用提供新思路；
- 提出的水泥涂层技术解决了PCM泄漏难题，具有工业化推广潜力。
应用价值体现在：
- 在沙特阿拉伯等炎热地区，MSCPC可降低建筑制冷能耗20%~30%；
- 材料成本仅为传统PCM混凝土的60%，且制备工艺简单。

研究亮点
1. 创新材料设计：首次将火山渣与PEG结合，并通过低成本水泥涂层实现PCM封装。
2. 综合性能优化：SCPC混凝土兼具力学强度（>16 MPa）和热调节能力（ΔT=5.49℃）。
3. 工程适用性：研究提供了SCPC混凝土的配比推荐表（如M80SCPC用于结构构件），可直接指导施工。

其他价值
研究团队已申请美国专利（专利号待公开），并计划拓展SCPC在石膏等建材中的应用。未来工作将探索其他载体材料（如膨胀珍珠岩）与PEG的复合性能。

此报告完整涵盖了研究的背景、方法、结果及意义，符合学术传播的规范要求。