在科技浪潮的推動(dòng)下，人工智能（AI）正以前所未有的姿態(tài)深度融入各行各業(yè)，與新材料領(lǐng)域的融合更是催生出令人矚目的成果，為材料科學(xué)的發(fā)展開辟了全新路徑，顯著提升了新材料的設(shè)計(jì)效率。

傳統(tǒng)的新材料研發(fā)之路充滿艱辛與挑戰(zhàn)，宛如在迷霧中摸索前行。科研人員往往依賴經(jīng)驗(yàn)和直覺，通過大量實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)來探尋合適的材料配方與工藝參數(shù)。以智能纖維的研發(fā)為例，這種能夠根據(jù)外界環(huán)境刺激改變體積或形態(tài)的新材料，在可穿戴智能設(shè)備的構(gòu)建中具有重要應(yīng)用價(jià)值。研發(fā)過程中，科研人員需先深入探究其刺激響應(yīng)機(jī)理，構(gòu)建物理模型進(jìn)行解釋；隨后精心挑選合適材料，運(yùn)用化學(xué)手段改進(jìn)功能單元，反復(fù)實(shí)驗(yàn)摸索刺激響應(yīng)條件；最后歷經(jīng)紡絲、染整、編織等一系列處理流程，不斷優(yōu)化工藝。整個(gè)過程漫長且充滿不確定性，一款新材料的誕生常常需要數(shù)年甚至數(shù)十年時(shí)間。

人工智能的加入，為新材料研發(fā)帶來了翻天覆地的變化，使其變得高效且精準(zhǔn)。AI憑借強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與學(xué)習(xí)能力，能夠?qū)Ａ康牟牧蠑?shù)據(jù)進(jìn)行深度剖析與挖掘。借助機(jī)器學(xué)習(xí)算法，AI能夠迅速建立材料結(jié)構(gòu)與性能之間的復(fù)雜關(guān)系模型，精準(zhǔn)預(yù)測和篩選材料的物理化學(xué)性質(zhì)。英國利物浦大學(xué)的科研人員研發(fā)的機(jī)器人，在短短8天內(nèi)自主設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)路線，完成了688個(gè)實(shí)驗(yàn)，成功找到一種高效催化劑，有效提高了聚合物光催化性能，而若由人工完成這一任務(wù)，則需要數(shù)月時(shí)間。日本大阪大學(xué)教授利用1200種光伏電池材料構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法研究高分子材料結(jié)構(gòu)與光電感應(yīng)之間的關(guān)系，僅用1分鐘就篩選出具有潛在應(yīng)用價(jià)值的化合物結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)方法則需要5 - 6年。這些成功案例充分彰顯了AI在加速新材料研發(fā)方面的巨大潛力。

國內(nèi)眾多科研團(tuán)隊(duì)和企業(yè)也積極投身于“AI + 新材料”的研究與應(yīng)用。中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所的科研團(tuán)隊(duì)，基于長期積累的超20萬條材料科學(xué)數(shù)據(jù)、1000萬篇文獻(xiàn)數(shù)據(jù)以及150萬個(gè)專利數(shù)據(jù)，借助大模型的“飛輪效應(yīng)”，構(gòu)建了材料智能創(chuàng)制系統(tǒng)。該所副研究員冉念借助這一系統(tǒng)，僅通過40次自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)，就找到了原本需要1萬次嘗試才能確定的最佳原料配比和工藝，實(shí)現(xiàn)了99.6%的效率提升，且研發(fā)出的陶瓷新材料穩(wěn)定性極佳，經(jīng)過1000多小時(shí)的測試，性能依然不衰減。

北京的深勢科技通過計(jì)算模擬和高通量篩選的方式，助力企業(yè)將新能源電池電解液產(chǎn)品的研發(fā)周期從18個(gè)月壓縮至12個(gè)月左右，提速三分之一。小米團(tuán)隊(duì)運(yùn)用自研的多元材料AI仿真系統(tǒng)，從上萬種合金配方中迅速鎖定最優(yōu)解，成功研發(fā)出“泰坦合金”材料，并將其應(yīng)用于小米汽車車身結(jié)構(gòu)件，有效提升了車身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減輕了車身重量，同時(shí)提高了續(xù)航能力。

人工智能輔助設(shè)計(jì)新材料，不僅大幅縮短了研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本，更為探索未知的材料化學(xué)空間提供了可能，有力推動(dòng)了突破性創(chuàng)新。隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，相信將有更多由AI助力設(shè)計(jì)的新材料不斷涌現(xiàn)，為我們的生活帶來更多意想不到的改變。