中国科学技术大学人文学院科技史与科技考古系马啸教授团队从古罗马混凝土技术中汲取灵感，联合国内外多家机构，成功研发出一种新型水化硅酸钙（C-S-H）基灌浆材料。该材料成本低、合成简易、纯度高，兼具优异的工作性能、高耐久性及与岩石基体的高度兼容性。研究成果以“From Ancient Techniques to Modern Solutions: In Situ Synthesis of C-S-H for Sandstone Conservation”为题，发表于国际知名学术期刊Advanced Science。中国科学技术大学人文学院科技史与科技考古系马啸教授团队从古罗马混凝土技术中汲取灵感，联合国内外多家机构，成功研发出一种新型水化硅酸钙（C-S-H）基灌浆材料。该材料成本低、合成简易、纯度高，兼具优异的工作性能、高耐久性及与岩石基体的高度兼容性。研究成果以“From Ancient Techniques to Modern Solutions: In Situ Synthesis of C-S-H for Sandstone Conservation”为题，发表于国际知名学术期刊Advanced Science。

我国石窟艺术成就斐然，敦煌莫高窟、云冈石窟、龙门石窟和大足石刻等代表性石窟，以其宏大的规模、完整的体系、精湛的建筑技艺和融合雕塑壁画的艺术形式，集中展现了中华民族卓越的审美理想和深厚的文化底蕴。加强石窟保护不仅是对中华优秀传统文化的传承发展，更是促进"一带一路"沿线文明交流互鉴的重要纽带。

然而，历经千年风雨侵蚀，这些珍贵的石窟遗产普遍面临严峻挑战：岩体结构失稳、窟壁裂隙发育、水害侵蚀、壁画起甲脱落等多种病害交织并存。特别是在我国南方地区，高温多雨的湿热气候更易诱发裂隙渗水问题，这种持续性水害不仅直接威胁石窟结构的稳定性，还会引发岩体风化加速、盐类结晶破坏、生物侵蚀加剧等一系列连锁反应，对石窟保存构成复合型威胁。

大足石刻北山佛湾石窟渗水病害区域

治理石窟渗水病害的关键之一在于使用灌浆材料封堵裂隙，而核心在于选择与文物基体高度兼容的修复材料。理想灌浆材料需具备优异的物理化学性能、适宜的机械强度、良好的透气性、无可溶盐类及高耐久性。常用传统有机树脂类材料和水泥材料由于兼容性不足或存在二次损害风险，难以满足文物保护的特殊需求。

团队利用实验与分子动力学模拟技术结合的方法，深入解析C-S-H与大足石刻砂岩主要矿物（如石英、钠长石和方解石）的界面作用机理，揭示氢键在界面胶结中的关键作用，验证了机械磨合和化学成键的共同作用，将传统的宏观描述变成了科学实证，为材料性能优化提供了理论支撑。基于这一发现，团队在常温下合成出具有网状结构的C-S-H胶凝材料，并通过系统优化钙硅比、水胶比、胶砂比及聚羧酸减水剂掺量等参数，显著提升了灌浆材料的综合性能，使其成为大足石刻渗水病害治理的理想候选材料。

分子动力学模拟分析C-S-H与岩石基体界面相互作用

网状结构C-S-H胶凝材料的合成

C-S-H基砂浆配方设计与性能优化

研究不仅为大足石刻石窟的保护提供了科学依据和技术支持，也为其他石窟寺及历史建筑的保护树立了典范。通过材料设计、合成、表征与界面分析的综合方法，团队构建了针对性保护材料的研发框架，为石质文化遗产的长期保存注入新活力。

中国科学技术大学贾孟军（特任副研究员）、山西博物院阎慧敏和南方科技大学徐青青（博士研究生）为共同第一作者；中国科学技术大学马啸教授、复旦大学王金华教授、南方科技大学魏振华助理教授、四川大学刘晗副研究员为共同通讯作者。大足石刻研究院蒋思维研究馆员、赵岗研究馆员及意大利塞尼奥大学Celestino Grifa副教授为共同作者。本研究得到国家重点研发计划、中国科学技术大学高层次人才启动经费、科技部高端外国专家项目、国家自然科学基金委、重庆市科技局技术创新与应用发展专项重点项目和中国博士后科学基金委等资助。