北京4月29日電 韓國浦項科技大學化學工程系與蔚山科學技術院機械工程系科學家攜手，研發出一套通用計算機設計框架，能自主設計出熱電發電機的迄今最佳構型，其性能較傳統設計提升逾8倍。相關論文發表于最新一期《自然·通訊》雜志在線版。
盡管熱電材料研究步履不停，但在現實操作環境中，器件效能往往不及預期。根本原因在于，設備輸出不僅取決于材料優劣，更受制于結構設計。熱流走向、電阻分布、接觸損耗與負載條件等要素必須精密耦合，才能釋放系統全部潛能。然而，傳統設計多依賴研究者經驗直覺與反復試錯，難以實現多種因素的高度協同。
為突破這一瓶頸，團隊引入拓撲優化算法。計算機摒棄預設模板，直接基于熱環境、材料屬性、接觸電阻與電負載等實際參數進行全局演算，自動生成能效最大化的三維構型。
最終成果與傳統范式迥然不同。傳統器件多采用便于加工的矩形形狀，而算法則演化出“I型”與“非對稱沙漏型”等非常規幾何形態，徹底打破了人類直覺的邊界。實驗證實，此類構型能精準調控熱流路徑、拉大器件溫差，并最大限度抑制電阻與接觸損耗，從而實現系統效率的跨越式提升。
團隊隨后借助3D打印技術，將虛擬設計轉化為實體并開展實測。結果顯示，最優構型的發電效率較傳統矩形器件躍升8.2倍，實測數據與仿真預測高度吻合，充分驗證了該框架的可靠性，也昭示了廢熱高效回收發電的廣闊前景。
團隊強調，最新成果跳出了“唯材料論”的窠臼，開創了一條以真實操作環境為導向、設計驅動性能躍升的新路徑。這一技術可直接輸入條件、一鍵生成最優結構，無須人工試錯。未來若與人工智能技術深度融合，其應用邊界與產業影響力必將進一步拓展。
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