上海交大科研團隊在熱輻射超材料領域取得了突破性進展，他們成功開發出一種基于人工智能（AI）的逆向設計模型，極大地加速了熱輻射超材料的設計與優化過程。這一創新成果不僅突破了傳統設計方法的局限性，還為實現物體自動降溫提供了全新的解決方案。

熱輻射超材料作為一種具有特殊性質的人造材料，能夠通過向外輻射熱量來調節溫度，并在多個領域展現出巨大應用潛力。然而，傳統的熱輻射超材料設計方法往往耗時費力，依賴于大量的經驗和反復試驗。超材料的微結構設計和材料組分組合的可能性多達上百萬種，這使得設計過程變得異常復雜。

為了克服這一難題，上海交大的研究團隊從自然界中尋找靈感。他們觀察到一些生物通過獨特的三維拓撲構型來實現高效的熱輻射調節，如火山口附近的天牛。這些生物的體表結構在可見波段和紅外波段具備高光學反射率，從而實現體表降溫。受此啟發，研究團隊提煉出多種三維結構單元和空間排列方式，并建立了一個龐大的三維復雜結構數據集。

在此基礎上，團隊首創了“三平面建模法”，實現了對三維結構單元的精準描述。他們利用這一方法構建了一個包含超過1500種熱輻射超材料的數據庫，并通過AI模型進行訓練和優化。這個深度學習模型能夠根據所需的光譜特性快速生成多種設計方案，極大地提升了設計維度、速度和性能。

為了驗證AI模型的實際效能，研究團隊進行了多項實驗。他們選擇了四種由AI針對特定應用設計的熱輻射超材料，包括寬帶熱輻射超材料、單波段選擇性及雙波段選擇性熱輻射超材料等。這些材料以柔性薄膜、涂料、貼片等多種形式應用于不同場景，均展現出了優異的自降溫效果。

在戶外實測中，這些超材料在不同條件下均能有效降低物體表面溫度。例如，在晴朗的正午，寬波段超材料下表面溫度相比環境溫度降低了5.9℃；在多云條件下，單波段選擇性超材料的降溫性能更為顯著，降低了4.6℃。在城市建筑群模擬環境中，單波段選擇性超材料的降溫效果也優于寬帶超材料和商用白漆涂覆表面。

這些實驗結果不僅驗證了AI模型的有效性，還展示了熱輻射超材料在建筑節能、城市熱島效應緩解等領域的應用潛力。例如，將雙波段選擇性超材料涂覆在模型屋頂上，其表面溫度比商用白漆涂覆表面低5.6℃，比灰色涂料涂覆表面低21℃。這種材料不僅降溫效果顯著，而且制備成本低廉，應用形式靈活多樣。

研究團隊表示，這一創新成果不僅標志著機器學習驅動的超材料設計領域取得了重大進展，還為未來打造“零能耗降溫”城市提供了創新解決方案。這些物美價廉的“降溫能手”有望在建筑外墻、隨身衣物、戶外設施、電子產品等多個領域發揮重要作用。

《自然》雜志審稿人對這一研究給予了高度評價，認為作者將先進機器學習技術應用于熱輻射超材料設計，并通過實驗驗證展現出卓越性能，這一創新成果令人高度贊賞。這一研究不僅扎實而全面，其實驗結果也具有重要影響，為超材料設計領域開辟了新的道路。