AI pomogło stworzyć nowy materiał chłodzący. To obniży koszty energii

Nowa klasa materiałów stworzona przy użyciu sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego może pomóc w obniżeniu temperatury wewnątrz budynków, a co za tym idzie znacząco zmniejszyć koszty energii. Naukowcy z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, we współpracy z uczelniami z Szanghaju, Singapuru i Szwecji, opracowali metodę projektowania złożonych, trójwymiarowych metaemiterów cieplnych. Najnowsze wyniki badań opisali w czasopiśmie "Nature".

AI pomogła stworzyć nowy typ materiału

Badaczom udało się stworzyć ponad 1,5 tys. unikalnych materiałów, które mogą precyzyjnie emitować ciepło, poprawiając efektywność energetyczną. "Nasze podejście do projektowania metaemiterów cieplnych to znaczący krok naprzód" - powiedział Yuebing Zheng, profesor z Uniwersytetu Teksańskiego w rozmowie z SciTechDaily. "Automatyzując proces i rozszerzając przestrzeń projektową, możemy tworzyć materiały o lepszej wydajności, które wcześniej były nieosiągalne" - dodał.

Aby ocenić skuteczność systemu, naukowcy wyprodukowali cztery próbki materiałów i przetestowali ich wydajność. Jedna z próbek została zastosowana na dachu modelowego domu i porównana z tradycyjnymi farbami. Po czterech godzinach w pełnym słońcu dach pokryty nowym materiałem był średnio o 5 do 20 stopni Celsjusza chłodniejszy niż te pokryte konwencjonalnymi farbami.

Obejrzyj w

Zespół oszacował, że takie chłodzenie mogłoby zaoszczędzić ok. 15,8 tys. kilowatogodzin rocznie w budynku mieszkalnym w gorących miastach, takich jak Rio de Janeiro czy Bangkok. Dla porównania, standardowa klimatyzacja zużywa ok. 1,5 tys. kilowatogodzin rocznie.

Wyeliminują miejskie wyspy ciepła, pomogą też w kosmosie

Potencjalne zastosowania tych materiałów wykraczają poza oszczędności energetyczne w budynkach. Mogą być używane w miastach do obniżania temperatury poprzez odbijanie światła słonecznego i emisję ciepła w określonych długościach fal, co może zmniejszyć efekt miejskiej wyspy ciepła. W kosmosie mogą pomóc w regulacji temperatury statków kosmicznych.

Materiały te mogą być również zintegrowane z tekstyliami, poprawiając technologię chłodzenia w odzieży i sprzęcie outdoorowym. Mogą być stosowane w samochodach, aby zmniejszyć nagrzewanie się wnętrza podczas postoju na słońcu.

Tradycyjny proces projektowania tych materiałów był czasochłonny i oparty na metodach prób i błędów. Nowe podejście automatyzuje ten proces, umożliwiając tworzenie bardziej efektywnych materiałów. Naukowcy planują dalsze udoskonalanie tej technologii i jej zastosowanie w nanofotonice, czyli interakcji światła i materii na najmniejszych skalach.

"Uczenie maszynowe nie jest rozwiązaniem na wszystko, ale unikalne wymagania spektralne zarządzania ciepłem czynią je szczególnie odpowiednim do projektowania wydajnych emiterów cieplnych" - przekonywał Kan Yao, współautor badania.

Źródło: Nature