AI 创建的材料可以减少您的能源费用

快速阅读: 据《工程设计师》称，研究人员利用AI开发出新型热超材料辐射器，可有效降温，节省能源。该材料能选择性散热，适用于建筑、航天及纺织品。研究发表于《自然》。

来自德克萨斯大学奥斯汀分校、上海交通大学、新加坡国立大学和瑞典于默奥大学的研究人员利用机器学习和人工智能开发出一种新型材料，称为热超材料辐射器，它可以让房屋更加凉爽，并减少电费支出。研究人员开发了超过1500种不同的材料，这些材料能够选择性地以不同方式和强度释放热量，使其成为提升能效的理想选择，实现更精准的冷暖调节。

广告“我们的机器学习框架在热超材料辐射器的设计方面代表了一个重大飞跃。”德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院机械工程系的郑岳兵教授表示，“通过自动化过程并扩展设计空间，我们可以创造出以前难以想象的高性能材料。”

为了测试他们的平台，研究人员制造了四种材料来验证设计。他们进一步将其中一种材料应用于一个模型房屋，并将其冷却效果与商用涂料进行比较。经过四小时正午直射阳光照射后，涂有超材料辐射器的屋顶平均比涂有白色和灰色涂料的屋顶分别低5°C至20°C。

广告研究人员估计，这种程度的降温效果，在像里约热内卢或曼谷这样的炎热气候中的公寓楼中，每年可以节省相当于15800千瓦时的能源。典型的空调每年使用大约1500千瓦时。

然而，这些应用不仅限于提高家庭和办公室的能源效率。利用机器学习框架，研究人员开发了七类超材料辐射器，每种都有不同的优势和应用。

广告通过反射太阳辐射并高效散热，热超材料辐射器可以被部署以帮助减少城市地区的温度。这将缓解城市热岛效应（即城市区域温度高于周边地区），由于缺乏植被和高混凝土水平导致这一现象。

除了我们这个世界，热超材料辐射器在太空中也可能有用，通过反射太阳辐射并高效散热来管理航天器的温度。

除了这项研究中的应用外，热超材料辐射器可能成为我们日常生活中许多事物的一部分。将其融入纺织品和面料中可以改善服装和户外设备的冷却技术。用它们包裹汽车并将它们嵌入内饰材料中可以减少停在阳光下时积聚的热量。

设计这些材料的传统繁琐过程限制了其在主流领域的应用。其他自动选项难以处理超材料辐射器多级结构的复杂性，限制结果为简单的几何形状，如薄膜堆叠或平面图案，且在某些方面表现欠佳。

广告“传统上，设计这些材料既缓慢又费力，依赖于试错方法，”郑岳兵说，“这种方法往往导致不理想的设计，并限制了创造有效材料的能力。”

研究人员将继续改进这项技术，并将其应用于纳米光子学领域的更多方面——即光与物质在微观尺度上的相互作用。

广告“机器学习可能不是解决所有问题的方法，但热管理特定的光谱特性使其特别适合设计高性能的热发射器，”研究员姚侃表示。

这项研究已发表于《自然》杂志。

(以上内容均由Ai生成)