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科技日報實習(xí)記者?張佳欣
隨著氣候變化加劇夏季炎熱，對建筑物降溫技術(shù)的需求也在不斷增長。最近，韓國慶熙大學(xué)和圣母大學(xué)研究人員在《美國化學(xué)學(xué)會能源快報》上報告稱，他們利用先進的計算技術(shù)和人工智能（AI）設(shè)計了一種透明的窗戶涂料，可在不消耗能源的情況下降低建筑物內(nèi)部的溫度。
這種窗膜（左上方握在手指中）通過讓可見光進入，同時反射不可見的紅外線和紫外線，使房間保持明亮和涼爽。圖片來源：《美國化學(xué)學(xué)會能源快報》
研究估計，制冷約占全球能源消耗的15%。這一需求可以通過一種窗戶涂層來降低，該涂層能阻擋太陽的紫外線和近紅外光，太陽光譜中的這兩種光通常會透過玻璃使封閉房間升溫。
如果窗戶涂層以特定的波長從其表面輻射熱量，那么能源消耗可能會進一步減少。然而，很難設(shè)計出既能滿足這些標準，同時又能傳輸可見光的材料，這意味著它們不能干擾視線。
此次，該團隊著手設(shè)計一種“透明輻射冷卻器”（TRC）。他們構(gòu)建了TRC的計算機模型，該模型由二氧化硅、氮化硅、氧化鋁或二氧化鈦等常見材料組成，在玻璃底座上形成交替薄層，頂部覆蓋一層聚二甲基硅氧烷薄膜。
研究人員使用機器學(xué)習(xí)和量子計算指導(dǎo)的迭代方法優(yōu)化了層的類型、順序和組合，其中量子計算使用的是亞原子粒子存儲數(shù)據(jù)。這種計算方法可比傳統(tǒng)計算機更快、更好地進行優(yōu)化，可以在幾分之一秒內(nèi)有效地測試所有可能的組合。這就產(chǎn)生了一種新涂層設(shè)計，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計的TRC。
研究人員說，在炎熱干燥的城市，與傳統(tǒng)隔熱降溫玻璃窗戶相比，優(yōu)化后的TRC可能會減少31%的制冷能耗。他們指出，這一成果還可應(yīng)用于轎車和卡車的窗戶等其他方面。此外，其量子計算優(yōu)化技術(shù)也可用于設(shè)計其他類型的復(fù)合材料。
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