该文档属于类型a，即报告了一项原创研究。以下是针对该研究的学术报告：

主要作者及研究机构
本研究的主要作者包括Md Jaynul Abden、Vivian W.Y. Tam、Jannatul Dil Afroze和Khoa N. Le，他们分别来自澳大利亚的Western Sydney University和The University of Sydney。该研究发表于2025年的期刊《Energy》上。

学术背景
建筑行业是全球能源消耗的主要来源之一，约占总能源消耗的40%，其中一半用于供暖和制冷需求。建筑围护结构的热交换是建筑热负荷的主要来源之一，因此开发节能建筑围护结构和环保冷却策略至关重要。近年来，相变材料（Phase Change Materials, PCMs）在建筑热管理中的应用备受关注，但其直接添加到混凝土中会导致泄漏和与水泥基体的不良相互作用。为了解决这些问题，本研究提出了一种新型的相变材料增强再生混凝土（PCM-enhanced Recycled Concrete Aggregate, RCA-PCM），旨在实现全年节能和热调节。

研究目标
本研究的目标是开发一种新型的碳酸钙（CaCO₃）增强的稳定相变材料（Form-Stable PCM, FSPCM），并将其作为混凝土的骨料使用。通过利用再生混凝土骨料（Recycled Concrete Aggregate, RCA）作为PCM的载体，研究旨在提高混凝土的热性能和机械性能，同时减少建筑能耗和碳排放。

研究流程
1. 材料准备
- 研究使用的材料包括PCM（RT 26）、再生混凝土骨料（RCA）、普通硅酸盐水泥、砂和工业级二氧化碳（CO₂）。
- PCM通过自然浸渍和毛细作用被注入RCA的孔隙中，并通过CO₂固化技术增强PCM的渗透和保留。

1. FSPCM的制备与表征

   • 通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDS）、氮气吸附-脱附等温线、拉曼光谱、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对RCA和RCA-PCM复合材料进行表征。
     
   • 使用差示扫描量热法（DSC）分析RCA-PCM复合材料的热性能，验证其相变行为和热存储能力。
     

2. 机械性能测试

   • 对RCA和RCA-PCM混凝土进行抗压强度和抗弯强度测试，评估其机械性能。
     
   • 通过X射线显微CT（μCT）分析混凝土的孔隙结构和微观特征。
     

3. 热性能测试

   • 使用热盘热常数分析仪（TPS 2500S）测量混凝土的比热容。
     
   • 设计实验模拟室内温度调节，比较RCA-PCM混凝土、RCA混凝土和普通混凝土的热性能。
     

4. 能量节约模拟

   • 使用EnergyPlus软件模拟RCA-PCM混凝土在澳大利亚不同气候条件下的节能效果。
     
   • 计算RCA-PCM混凝土在建筑中的应用对能耗和碳排放的减少潜力。
     

主要结果
1. 材料表征
- RCA-PCM复合材料显示出较高的PCM吸收率，且通过CO₂固化技术有效防止了PCM的泄漏。
- DSC结果显示，RCA-PCM复合材料的比热容显著高于RCA，表明其具有优异的热存储能力。

1. 机械性能

   • RCA-PCM混凝土的抗压强度为48.7 MPa，比RCA混凝土高出47.1%。
     
   • 抗弯强度测试显示，RCA-PCM混凝土的抗弯强度比RCA混凝土高出29.9%。
     

2. 热性能

   • RCA-PCM混凝土在夏季条件下可将室内峰值温度降低7.2°C（相比RCA混凝土）和5°C（相比普通混凝土）。
     
   • 实验表明，RCA-PCM混凝土能够显著减少室内温度波动，提高热舒适性。
     

3. 能量节约模拟

   • EnergyPlus模拟结果显示，RCA-PCM混凝土在建筑墙体和屋顶中的应用可减少37.1%的能耗。
     
   • 全球范围内推广RCA-PCM混凝土每年可减少21.2亿吨CO₂排放，占全球排放量的5.7%。
     

结论
本研究开发的RCA-PCM混凝土材料在节能和热调节方面表现出显著优势。通过利用再生混凝土废料和简单的技术，该材料为建筑行业提供了一种可持续的解决方案，能够有效减少建筑能耗和碳排放，推动全球碳中和目标的实现。

研究亮点
1. 创新性
- 本研究首次将PCM与再生混凝土骨料结合，开发出具有优异热性能和机械性能的RCA-PCM混凝土。
- 通过CO₂固化技术解决了PCM泄漏问题，提高了材料的稳定性和实用性。

1. 应用价值

   • RCA-PCM混凝土在建筑中的应用可显著降低能耗和碳排放，具有广泛的应用前景。
     
   • 该材料为建筑行业提供了一种可持续的解决方案，推动了建筑节能技术的发展。
     

2. 科学价值

   • 本研究为PCM在混凝土中的应用提供了新的思路和方法，丰富了建筑材料领域的研究内容。
     
   • 通过实验和模拟相结合的方法，验证了RCA-PCM混凝土的节能潜力和环境效益。
     

该研究通过创新的材料设计和实验验证，为建筑节能和可持续发展提供了重要的技术支持。