沈涵 記者 王春

熱輻射超材料是一種能夠幫助物體自動降溫的特殊人造材料，在多個領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值，但這種超材料的微結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料組分設(shè)計組合起來有上百萬種可能�！拔覀円�入AI模型，僅用3個月就篩選出5萬多組數(shù)據(jù)。而用常規(guī)方法需要的時間是個天文數(shù)字�！鄙虾＝煌ù髮W(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院周涵教授告訴記者。

7月2日，由周涵團(tuán)隊構(gòu)建的熱輻射超材料逆向設(shè)計AI模型在國際期刊《自然》發(fā)表。該模型能夠大批量生成相關(guān)候選設(shè)計方案。

團(tuán)隊從生物體的三維拓?fù)錁?gòu)型中獲取靈感，提煉出多種三維結(jié)構(gòu)單元和空間排列方式，并通過首創(chuàng)“三平面建模法”實現(xiàn)了對三維結(jié)構(gòu)單元的精準(zhǔn)描述，建立了涵蓋57110組數(shù)據(jù)的“材料—超構(gòu)模型—光譜性能”數(shù)據(jù)庫�；�于此，團(tuán)隊構(gòu)建了熱輻射超材料逆向設(shè)計AI模型。該模型根據(jù)所需光譜特性，能快速、精準(zhǔn)、大批量生成相應(yīng)超材料的多種設(shè)計方案。“輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，1秒鐘就能生成2000個設(shè)計方案�！眻F(tuán)隊成員之一、上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生肖誠禹說。

為驗證該模型實際效能，團(tuán)隊用AI模型設(shè)計并用人力實驗驗證了4種針對特定應(yīng)用的熱輻射超材料，可用于柔性薄膜、涂料、貼片等多種領(lǐng)域。在戶外實測中，這些超材料均展現(xiàn)出優(yōu)異的自降溫效果。比如，單波段選擇性超材料下表面溫度分別比寬帶超材料和商用白漆涂覆表面低2.5℃和5.3℃，建筑如同披上“自動降溫外套”。實驗結(jié)果展示了該模型在建筑節(jié)能、城市熱島效應(yīng)緩解等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。