《科創板日報》7月4日訊（記者 張洋洋）讓建筑外墻“0能耗降溫”、衣物一鍵降溫3-5度，有望為航空航天、沙漠地帶等極端環境提供溫控解決方案......近日，上海交通大學團隊領銜的科研成果登上Nature雜志，這項科研在AI設計熱輻射超材料領域取得原創突破，其研發的逆向設計AI模型，能大批量生成熱輻射超材料的候選設計方案，并從里面“優中選優”。

在接受《科創板日報》等媒體采訪時，金屬基復合材料全國重點實驗室、上海交通大學材料科學與工程學院/張江高等研究院未來材料創制中心周涵教授表示，這些成果展示了AI模型設計材料在建筑節能、城市熱島效應緩解等領域的應用潛力，為未來打造“零能耗降溫”城市提供了創新解決方案。

課題組研發的材料展示

據介紹，該項工作得到了國家自然科學基金委、上海市科學技術發展資金、上海交通大學2030計劃的資助，已獲得軟件著作權并已申請相關發明專利。

超材料是一類具有特殊性質的人造材料，不同于自然界已有材料，它們具備一些特別的性質。其中，具有熱輻射性能的超材料可以把多余的熱量“打包”傳遞到外界，幫助物體自動降溫，在零能耗輻射冷卻、電子器件熱調控、人體熱管理等領域有重要的應用價值。

如何又快又好地設計出性能符合需要的熱輻射超材料，科學家們一直在探索。然而傳統的設計方法費時又費力：微結構是超材料突破自然材料限制、具備特殊功能的核心，超材料的微結構設計及材料組分設計組合起來有上百萬種可能性，就像在迷宮里摸黑找路，往往依賴于長期經驗和反復試錯。

“利用常規方法，篩選5萬種方案需要的時間不可估量，而引入AI模型后，通過深度學習，僅用3個月就完成，并從中篩選出接近理想狀態的1500種候選設計方案，再從中優中選優?！敝芎淌诒硎?。

“我們從天牛、魚鱗等生物中提取了32種基元，這些研究的積累為后續的設想打下了基礎?！鄙虾＝煌ù髮W材料科學與工程學院/張江高等研究院博士生肖誠禹分享了研究的靈感來源，結合多種材料體系，團隊訓練得到了一個AI模型，能夠根據所需光譜特性快速、精準地生成相應超材料的多種設計方案，帶來了設計維度、速度和性能全方位的提升。

這一AI模型不僅能“發明”新材料，還能從中挑選出那些更適合大規模使用、成本更低的超材料。以典型的雙波段選擇性超材料為例，該材料僅需簡單的溶液法就能在室溫下制備，以涂料的形式可直接應用在磚墻、金屬、塑料和玻璃等常見物體的表面，就像給物體用上了防曬降溫霜。

能耗模擬顯示，在中低緯度地區，將該材料應用于建筑屋頂可實現75 MJ/m2的理論節能效果，相當于節省20度電。此外，這種材料成本低、應用形式靈活，可廣泛應用于零能耗輻射冷卻、建筑節能降溫、航天熱控等諸多重要領域，推進相關領域的發展及產業化應用。