用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature

　　让建筑外墙“0能耗降温”、衣物一键降温3-5度，有望为航空航天、沙漠地带等极端环境提供温控解决方案......近日，上海交通大学团队领衔的科研成果登上Nature杂志，这项科研在AI设计热辐射超材料领域取得原创突破，其研发的逆向设计AI模型，能大批量生成热辐射超材料的候选设计方案，并从里面“优中选优”。

　　在接受《科创板日报》等媒体采访时，金属基复合材料全国重点实验室、上海交通大学材料科学与工程学院/张江高等研究院未来材料创制中心周涵教授表示，这些成果展示了AI模型设计材料在建筑节能、城市热岛效应缓解等领域的应用潜力，为未来打造“零能耗降温”城市提供了创新解决方案。

　　据介绍，该项工作得到了国家自然科学基金委、上海市科学技术发展资金、上海交通大学2030计划的资助，已获得软件著作权并已申请相关发明专利新闻动态。

　　超材料是一类具有特殊性质的人造材料，不同于自然界已有材料，它们具备一些特别的性质。其中，具有热辐射性能的超材料可以把多余的热量“打包”传递到外界，帮助物体自动降温，在零能耗辐射冷却、电子器件热调控、人体热管理等领域有重要的应用价值。

　　如何又快又好地设计出性能符合需要的热辐射超材料，科学家们一直在探索。然而传统的设计方法费时又费力：微结构是超材料突破自然材料限制、具备特殊功能的核心，超材料的微结构设计及材料组分设计组合起来有上百万种可能性，就像在迷宫里摸黑找路，往往依赖于长期经验和反复试错。

　　“利用常规方法，筛选5万种方案需要的时间不可估量，而引入AI模型后，通过深度学习，仅用3个月就完成，并从中筛选出接近理想状态的1500种候选设计方案，再从中优中选优。”周涵教授表示。

　　“我们从天牛、鱼鳞等生物中提取了32种基元，这些研究的积累为后续的设想打下了基础。”上海交通大学材料科学与工程学院/张江高等研究院博士生肖诚禹分享了研究的灵感来源，结合多种材料体系，团队训练得到了一个AI模型，能够根据所需光谱特性快速、精准地生成相应超材料的多种设计方案，带来了设计维度、速度和性能全方位的提升。

　　这一AI模型不仅能“发明”新材料，还能从中挑选出那些更适合大规模使用、成本更低的超材料。以典型的双波段选择性超材料为例，该材料仅需简单的溶液法就能在室温下制备，以涂料的形式可直接应用在砖墙、金属、塑料和玻璃等常见物体的表面，就像给物体用上了防晒降温霜。

　　能耗模拟显示，在中低纬度地区，将该材料应用于建筑屋顶可实现75 MJ/m2的理论节能效果，相当于节省20度电。此外，这种材料成本低、应用形式灵活，可广泛应用于零能耗辐射冷却、建筑节能降温、航天热控等诸多重要领域，推进相关领域的发展及产业化应用。用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature用AI设计新材料 可实现“0能耗降温” 上海交大科研成果登上Nature