图1:深度学习助力的活性超构材料(示意图)。
精确而灵活的热控制对于众多尖端技术领域至关重要,包括电子设备的冷却与热管理、废热回收利用,以及生物细胞温度的精细调控。近年来,基于超构材料的革命性创新已在热管理领域引起轰动。然而,目前热超构材料的发展主要集中在监控模式或者预设场景中,而在实际场景中,外部环境是实时可变的。随着人工智能时代的来临,智能化技术的融入显著提升了热量控制的自适应性、灵活性和调节能力。理想状态下,热超构材料应当具备对外部变化的抵抗力,保持其功能的稳定性,或者能够在需求驱动的场景中自动切换功能。然而,至今,这种具有自我感知、具有主动适应能力的活性超构材料尚未成为现实。为此,此项工作开展了相关研究。本工作报告了一种深度学习助力的自增强热输运的活性热超构材料,其能够感知环境温度,并自适应调节材料有效热导率。作者结合物理原理、深度学习算法与硬件,设计了该活性超构材料,并通过有限元模拟和实验验证了材料性能。类比非线性光学,该活性超构材料能够使其有效热导率对外部温度梯度做出响应,这为发展可配置的非线性热材料奠定了基础。
论文地址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202305791