高延性水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composites, ECC）具有优异的应变硬化及裂缝控制能力，可以缓解普通混凝土固有脆性及耐久性不足等问题，被认为是一种极具潜力的先进建筑材料。然而，ECC推广存在两大制约因素：（1）由于追求高延性，ECC组分中剔除了粗骨料，因此水泥需求量高，进而造成环境污染大、碳排放高；（2）纤维成本高，即使在常规2%的较低掺量下，纤维成本依然可以占据ECC总成本的60-80%。从绿色发展和降低成本两个层面出发，研发出一种既具有可持续性又具有经济可行性的ECC是ECC领域长久以来致力攻克的难题，具有重要的理论与工程意义。

同济大学土木工程学院俞可权副教授、余江滔教授团队基于设计驱动方法，从纤维、基体、纤维-基体界面三个层次进行系统优化设计，结合微观力学理论模型进行指导，成功实现了ECC材料的可持续转型及纤维用量极低化（低成本化）。该研究成果以“Design-driven approach for engineered geopolymer composite with recorded low fiber content”为题，发表于国际知名期刊《复合材料B：工程》（Composites Part B: Engineering, IF=12.7）。

0.2%纤维掺量的研究成果达到现有世界ECC纤维用量的最低水平，可比普通ECC节省70%的成本。此外，通过使用地聚物完全替代水泥作为胶凝材料，结合极低纤维掺量，可比普通混凝土降低27%的能耗和63%的碳排放。

微观力学设计模型

基体断裂韧度                       纤维-基体界面粘结强度

比拉伸应变（拉伸应变与纤维掺量比值）    比抗压强度（抗压强度与密度比值）

可持续指标（能耗、碳排放和成本）

土木工程学院博士生王飞为论文第一作者，土木工程学院俞可权副教授与日本东北大学丁尧博士为共同通讯作者。翟家宝本科生、余江滔教授和ECC发明人Victor C. Li教授对论文作出了重要贡献。

论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359836824006462