四川大学王玉忠院士团队：人工智能辅助的火安全材料设计研发展望

近日，四川大学王玉忠院士团队的AMR观点文章“Design and Development of Fire-Safety Materials in Artificial Intelligence Era”在线发表。该观点论文提出了人工智能辅助的自迭代、高通量、通用的火安全材料设计框架，特别是通过创建由高分子材料真实燃烧过程中实时在线监测获得的精细化学结构、自由基、官能团、烟颗粒等化学变化与燃烧特性关系数据库，以及基于这些燃烧数据建立的阻燃性能预测模型，将过去的间接推断燃烧机理研究向原位表征机理转变，进而实现材料阻燃化研究从经验试错式转变为科学设计范式。

关键词：阻燃材料，人工智能，燃烧分析，火安全

1 文章内容简介

火灾是威胁公众安全、社会发展及生态安全的最常见的灾害之一，不仅造成严重的人员伤亡和财产损失，还往往引发巨大的次生灾害和损失，带来恶劣的社会影响和生态破坏。火安全材料是指能够预防、减缓或阻止火灾发生与蔓延的一大类材料，涵盖防火阻燃材料、火灾探测材料、防灭火材料等多个类别，可谓预防火灾、将火灾危害降至最低的最有效措施之一，广泛应用于航空航天、能源装备、轨道交通、大型客机、新能源汽车、安全应急、建筑材料及森林草原火灾防控等诸多领域。在全球人工智能技术颠覆传统研发范式的大背景下，火安全材料领域迎来了新挑战、新方向和新契机。

王玉忠院士团队在积累的近四十年阻燃研究经验、创制的独有聚合物燃烧过程实时在线分析仪、建立的阻燃材料数据库等基础上，提出了人工智能辅助的可迭代、高通量、通用的阻燃材料设计框架（图）。该框架涵盖了高通量燃烧信息采集、阻燃材料数据库构建、人工智能工具包开发、阻燃材料特征工程、材料合成制造、材料性能验证以及反馈迭代优化等关键环节，并倡导阻燃领域的研究者在此框架下开展阻燃研究，以协同解决该领域面临的公认科学和技术难题（例如现有阻燃构效关系理论模型存在显著计算偏差、燃烧机理的原位表征手段缺乏、经验试错式阻燃材料设计准确性差等问题）。该框架为阻燃材料研究从经验提升到科学高度提供了全新工具，并为未来阻燃领域的智能设计和加速材料发现提供解决方案。

图. 团队提出的人工智能辅助的可迭代、高通量、通用的阻燃材料设计框架

作者团队简介

王玉忠，四川大学教授，中国工程院院士、欧洲科学院院士。从事有机高分子材料研究，特别是在高分子材料的阻燃、循环与升级回收以及生物基与生物降解高分子材料等领域的研究取得了系统的基础和应用研究成果。发表的论文近5年SCI引用2.6万余次，中国高被引学者，3项基础研究成果入选《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编》；已获授权发明专利的实施应用有效解决行业瓶颈技术并创造了显著经济效益；作为第一完成人，获国家自然科学奖、国家技术发明奖和国家科技进步奖等国家和省部科技奖13项；获得国家级和省级教学成果奖3项、国家级一流课程和省级精品课各1门。领导的团队入选“全国黄大年式教师团队”。

付腾，四川大学博士生导师。主要从事防火阻燃与监测预警研究，在王玉忠院士带领下研制出国际首台套聚合物燃烧过程实时在线分析仪、提出了加速阻燃材料设计的高通量迭代计算框架，发现了火灾探测新原理并使所研制的预警器件在西南多地被推广示范。在Advanced Functional Materials等相关领域有影响力的期刊发表论文40余篇，授权发明专利10余件，获准软件著作权1项，建立阻燃高分子材料数据库1套，起草阻燃国家标准1项，获四川大学“双百人才工程”称号，获四川大学十大科技进展奖，在本领域重要的国际学术会议上做Plenary/Keynote等报告。

扫码阅读王玉忠院士团队的精彩Viewpoint文章：

Design and Development of Fire-Safety Materials in Artificial Intelligence Era

Teng Fu and Yu-Zhong Wang*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.5c00065

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