تصور کنید بتوانید خانه خود را بدون نیاز به کولر، خنک نگه دارید؛ آن هم با استفاده از یک ماده هوشمند که تنها با نور خورشید فعال می‌شود. اکنون این رؤیا با کمک هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی به واقعیت نزدیک شده است. پژوهشگران موفق به ساخت ماده‌ای شده‌اند که گرما را نه فقط منعکس، بلکه به‌صورت هدفمند و انتخابی منتشر می‌کند.
این دستاورد که نتیجه همکاری بین‌المللی میان چندین دانشگاه برجسته است، نویدبخش آینده‌ای با مصرف انرژی بسیار کمتر در گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها، خودروها و حتی فضاپیماهاست. ماده‌ای که با نام متا-گسیلنده حرارتی معرفی شده، می‌تواند جایگزینی هوشمند و قدرتمند برای روش‌های سنتی و پرهزینه خنک‌سازی باشد.
فناوری خنک‌سازی آینده از دل هوش مصنوعی
پژوهشگران با بهره‌گیری از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، موفق شدند بیش از ۱۵۰۰ نوع ساختار سه‌بعدی از مواد متا-گسیلنده حرارتی تولید کنند. این مواد قابلیت انتشار گرما در باندهای خاصی از طیف را دارند و به این ترتیب می‌توانند گرمای محیط را به‌صورت کنترل‌شده از سطوح مختلف دور کنند.
در مقایسه با رنگ‌های سفید سنتی که برای بازتاب نور خورشید استفاده می‌شوند، این مواد عملکرد بسیار بهتری از خود نشان داده‌اند. در آزمایش‌ها، دمای سقف مجهز به این ماده، تا ۲۰ درجه سانتی‌گراد کمتر از نمونه‌های عادی ثبت شده است.
صرفه‌جویی چشمگیر در مصرف انرژی شهری
یکی از مهم‌ترین مزایای این نوآوری، کاهش وابستگی به کولرهای گازی و دستگاه‌های پرمصرف است. پژوهشگران تخمین می‌زنند که استفاده از این مواد در شهرهای گرم‌سیر می‌تواند سالانه تا ۱۵۸۰۰ کیلووات‌ساعت در مصرف برق صرفه‌جویی ایجاد کند؛ این مقدار معادل مصرف ۱۰ کولر گازی در طول یک سال است.
این صرفه‌جویی فقط به هزینه‌های خانوار محدود نمی‌شود، بلکه تأثیر قابل‌توجهی در کاهش بار مصرف شبکه‌های برق شهری و کاهش انتشار کربن خواهد داشت.
از خانه تا فضاپیما؛ کاربردهای گسترده متا-گسیلنده‌ها
تنها ساختمان‌های مسکونی یا تجاری هدف این فناوری نیستند. بر اساس اعلام تیم تحقیقاتی، ساختارهای طراحی‌شده می‌توانند در حوزه‌های بسیار متنوعی از جمله پارچه‌های هوشمند، خودروها، شهرهای هوشمند و حتی مأموریت‌های فضایی مورد استفاده قرار گیرند.
با استفاده از این مواد، می‌توان گرمای جذب‌شده توسط وسایل نقلیه یا فضاپیماها را کنترل کرد، اثر جزیره گرمایی شهری را کاهش داد و لباس‌هایی تولید کرد که دمای بدن را در محیط‌های گرم تنظیم کنند.
تسریع طراحی با هوش مصنوعی
پیش‌تر، طراحی چنین مواد پیچیده‌ای نیاز به زمان و تخصص بسیار بالا داشت. اما حالا با کمک یادگیری ماشینی، دانشمندان می‌توانند به‌سرعت ساختارهای بهینه را شناسایی و تولید کنند. این امر مسیر توسعه نسل بعدی مواد هوشمند را هموارتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر کرده است.
این موفقیت نمونه‌ای از هم‌افزایی علم مواد و فناوری هوش مصنوعی است؛ جایی که محاسبات پیشرفته به خلق راه‌حل‌های واقعی و ملموس برای چالش‌های روزمره زندگی منجر می‌شوند.
ویژگی‌های برجسته ماده متا-گسیلنده حرارتی
| ویژگی | توضیحات |
|---|---|
| نوع ماده | متا-گسیلنده حرارتی با ساختار سه‌بعدی |
| کاهش دما | بین ۵ تا ۲۰ درجه سانتی‌گراد روی سقف در برابر آفتاب |
| کاربردها | ساختمان‌ها، خودروها، پارچه‌ها، فضاپیماها |
| صرفه‌جویی انرژی سالانه | تا ۱۵۸۰۰ کیلووات‌ساعت در مناطق گرمسیری |
| طراحی با هوش مصنوعی | تولید بیش از ۱۵۰۰ نوع ماده با الگوریتم یادگیری ماشین |
نوآوری اخیر نه تنها پاسخی مؤثر به بحران انرژی و گرمایش زمین است، بلکه الگوی جدیدی برای توسعه فناوری‌های سبز و پایدار ارائه می‌دهد. در دنیایی که نیاز به انرژی به‌سرعت در حال افزایش است، مواد هوشمند می‌توانند در قلب زیرساخت‌های آینده شهری جای گیرند.
با ادامه به‌کارگیری هوش مصنوعی در طراحی مواد، می‌توان انتظار داشت که طی چند سال آینده، راه‌حل‌های خلاقانه‌تری در حوزه مدیریت حرارتی، تولید انرژی و پایداری محیط‌زیست عرضه شوند. متا-گسیلنده‌ها نه‌تنها نویددهنده صرفه‌جویی در مصرف انرژی‌اند، بلکه دریچه‌ای تازه به سمت معماری اقلیمی هوشمند خواهند گشود.
جمع‌بندی
ماده جدید متا-گسیلنده حرارتی، که با بهره‌گیری از یادگیری ماشینی طراحی شده، توانسته با کنترل هدفمند انتشار گرما، گام بزرگی در جهت کاهش مصرف انرژی و خنک‌سازی غیرفعال بردارد. از ساختمان‌ها تا فضاپیماها، این نوآوری مسیر آینده‌ای پایدارتر را هموار می‌کند و جایگزینی هوشمند و کارآمد برای سامانه‌های پرمصرف سرمایشی خواهد بود.
