AI赋能“排汗”涂料:应对城市热岛效应的创新突破

温故智新AIGC实验室

人工智能驱动的新型“排汗”涂料,通过高效反射阳光并主动释放热量,可显著降低建筑物温度5-20°C,有效缓解城市热岛效应并削减能源消耗。这项突破不仅预示着材料科学领域AI应用的巨大潜力,更为全球气候变暖下的城市降温提供了创新解决方案。

在全球气候变暖的背景下,城市所面临的“热岛效应”日益严峻,不仅加剧了居民的不适,更导致空调等制冷设备的能耗飙升,形成了恶性循环。长期以来,科学家们一直在探索更高效、更环保的降温方案。近期,一项由人工智能(AI)辅助研发的新型涂料技术浮出水面,它不仅能显著降低建筑物温度,更以其独特的“排汗”机制,为应对这一全球性挑战提供了富有远见的解决方案。这项研究不仅是材料科学领域的重大进展,更是AI在加速科学发现方面潜力的又一力证。1

技术原理解析:超越传统冷却

传统的建筑降温方式主要依赖于空调系统,通过消耗大量电能将室内热量排出。然而,这种方式不仅能源效率低下,其产生的废热也反过来加剧了城市热岛效应。新研发的AI涂料,代号为CCP-30,提供了一种截然不同的被动冷却路径,其核心机制在于高效的太阳光反射率和强大的热辐射能力,并辅以一种独特的“排汗”功能。2

具体而言,CCP-30涂料能够反射88-92%的太阳光,同时以红外线的形式向太空辐射95%的热量。这与普通白色涂料仅仅反射光线、但仍会吸收部分热量并向周围环境散发的方式大相径庭。然而,真正令CCP-30脱颖而出的是其模仿生物体“排汗”的独特机制。这种水泥基涂料含有纳米颗粒修饰的多孔结构,核心是一种水合硅酸钙(C-S-H)凝胶网络。这个多孔结构使其能够吸收并容纳自身重量约30%的水分。当环境温度升高时,存储在涂料中的水分会蒸发,带走热量,从而为建筑物提供额外的冷却效果,如同人体出汗降温一般,且无需额外的能源输入。34

研究人员通过对模型房屋的测试发现,涂覆了CCP-30的屋顶在正午阳光照射下,平均温度比传统白色或灰色涂料低5至20摄氏度。它甚至表现优于市面上一些基于辐射冷却原理的商业冷却涂料。125

值得强调的是,这项突破的实现离不开人工智能的赋能。AI在材料科学领域的应用正变得越来越普遍,它能够以前所未有的速度和效率筛选、分析海量的材料组合数据,预测其性能,并指导实验方向。在这种情况下,AI不仅仅是一个数据分析工具,更成为了一个“材料发现加速器”,极大地缩短了从概念到实际配方的时间,使得像CCP-30这样复杂且多功能的材料得以快速问世。1

宏观影响与未来展望

AI赋能的“排汗”涂料不仅仅是实验室里的一个新奇发现,其潜在的社会、经济和环境影响是深远而广泛的。

首先,它直接为缓解城市热岛效应提供了强有力的武器。通过大面积涂覆建筑物表面,城市整体温度有望显著降低,从而减少极端高温天气对居民健康的威胁,提高城市宜居性。其次,能源节约潜力巨大。随着全球气温持续攀升,空调能耗已成为许多国家电网的沉重负担。这种涂料的推广应用,将有望大幅削减空调使用需求,降低居民电费开支,同时减少碳排放,对实现碳中和目标具有积极意义。

其应用前景也远不止于建筑领域。想象一下,应用于汽车、火车、电力设备乃至其他在高温环境下运行的工业设施,都能有效降低其工作温度,提高效率并延长使用寿命。在一个日益变暖的世界里,这种被动冷却技术的重要性不言而喻。1

从更宏观的视角来看,CCP-30涂料的成功,是AI在“科学发现”领域日益增长影响力的缩影。AI正在从根本上改变材料研发的范式,从传统的试错法转向基于数据驱动的预测和优化。无论是电动马达所需的高性能合金,还是碳捕获所需的吸附剂,甚至是下一代电池材料,AI都能够加速其发现和优化进程。这种趋势预示着一个新时代的到来:AI将不仅仅是辅助人类工具,更将成为推动基础科学进步、解决全球性挑战的关键驱动力。

当然,任何新兴技术从实验室走向大规模应用都面临挑战,包括生产成本、规模化生产的可行性、以及在不同气候条件下的长期耐久性等。然而,CCP-30所展现出的创新潜力,无疑为我们勾勒了一幅充满希望的未来图景:一个由AI和先进材料共同构建的、更凉爽、更可持续的城市生活环境。

引用


  1. AI helps find formula for paint to keep buildings cooler·The Guardian·(2025/7/2)·检索日期2025/7/2 ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎

  2. Cooler Homes, Lower Bills: How AI-Designed Materials Could Transform ...·Universal Sci·(2025/7/2)·检索日期2025/7/2 ↩︎ ↩︎

  3. New paint 'sweats' to keep buildings cool | Popular Science·Popular Science·(2025/6/25)·检索日期2025/7/2 ↩︎

  4. Passive cooling paint sweats off heat to deliver 10X cooling and 30% ...·Tech Xplore·(2025/6/25)·检索日期2025/7/2 ↩︎

  5. This paint sweats to cool off buildings. No energy required.·Anthropocene Magazine·(2025/6/25)·检索日期2025/7/2 ↩︎