AI协助设计一种透明的窗户涂料 可在不使用能源的情况下冷却建筑物

由于气候变化加剧了夏季的炎热，对有效的建筑降温新技术的需求正在增长。现在，科学家们刚刚设计出一种透明的窗户涂层，可以降低建筑物内的温度，而不需要消耗一瓦的能源。他们在先进的计算技术和人工智能的帮助下做到了这一点。研究人员今天(11月2日)在《ACS能源通讯》杂志上报告了相关细节。

这种窗膜(左上角用手指拿着)通过允许可见光进入，同时反射不可见的红外线和紫外线，并将热量辐射到外太空，使房间保持明亮和凉爽。资料来源：改编自ACS能源通讯2022，DOI:

10.1021/acsenergylett.2c01969

根据以前的研究估计，冷却占全球能源消耗的15%左右。这种需求可以通过一种能够阻挡太阳紫外线和近红外光的窗户涂层来降低。这些是太阳光谱中人类不可见的部分，但它们通常通过玻璃来加热一个封闭的房间。

如果涂层以穿过大气层进入外层空间的波长从窗户表面辐射热量，能源的使用甚至可以进一步减少。然而，很难设计出能同时满足这些标准的材料，同时还能传输可见光，这是需要的，这样它们就不会干扰视线了。Eungkyu Lee、Tengfei Luo及其同事着手设计一种"透明辐射冷却器"(TRC)，它可以做到这一点。

该团队用AI构建了计算机模型，TRCs由普通材料(如二氧化硅、氮化硅、氧化铝或二氧化钛)在玻璃底座上交替形成的薄层组成，上面有一层聚二甲基硅氧烷薄膜。他们使用机器学习和量子计算指导的迭代方法来优化层的类型、顺序和组合，量子计算使用亚原子粒子来存储数据。这种计算方法比传统计算机更快、更好地进行优化，因为它可以在几分之一秒内有效地测试所有可能的组合。这产生了一种涂层设计，在制造时，除了市场上最好的商业减热玻璃之一外，还击败了传统设计的TRC的性能。

研究人员说，在炎热、干燥的城市，与传统窗户相比，优化的TRC可能会减少31%的冷却能源消耗。他们指出，他们的发现可以应用于其他领域，因为TRC也可以用在汽车和卡车的窗户上。此外，该小组的量子计算支持的优化技术可用于设计其他类型的复合材料。

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