当“神奇材料”石墨烯与前沿的人工智能相遇，将为全球能源革命带来怎样的颠覆性变革？9月29日，在2026国际新能源博览会上，2010年诺贝尔物理学奖得主、中国科学院外籍院士康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）发表了题为《AI for Materials Design——人工智能赋能材料设计》的主旨演讲。他围绕石墨烯的广泛应用、规模化绿色生产，以及人工智能在复杂材料设计中的前景与挑战，进行了深入分享。
一路见证石墨烯从实验室走向产业化，诺沃肖洛夫对这项技术在中国的落地进展感受颇深。“中国石墨烯产业领跑全球。在这里我每次都能够感受到合作的氛围，让人感到愉快以及振奋。”他在演讲中提到，常州等地已建立起众多与热管理相关的生产基地，全球最大的手机生产商正利用石墨烯技术提供散热解决方案。
然而，石墨烯的潜力远不止于智能手机的散热应用。随着算力时代的到来，数据中心正面临严峻的能耗挑战。诺沃肖洛夫给出一组数据：目前数据中心消耗了全球约5%的电力，未来四到五年内这一比例将上升至10%到11%。借助石墨烯优异的导热与导电性能，不仅能有效提高数据中心的能效水平，还能大幅提升铜的导电性，在发电、现代铁路系统等电力传输领域发挥关键作用，甚至被应用于锂电池的导电环节。
广阔的应用前景背后，隐藏着规模化量产的现实瓶颈。传统的石墨烯生产往往需要在炼油厂等高温条件下燃烧甲烷，这会释放较高水平的二氧化碳，与新能源的低碳初衷相悖。为此，诺沃肖洛夫提出了一种绿色量产路径：设计专属机器，利用产生的热量制造石墨烯，并与水性石墨烯转化工艺相结合。这一过程不仅可以生产数万亿吨的碳氢，还能获得比原来多3倍数量的石墨烯。
当石墨烯的产量达到如此量级，如何为其寻找庞大的消纳场景？诺沃肖洛夫将目光投向了建筑行业最基础的材料——混凝土。“把石墨烯融入混凝土之中提升20%—50%，在这过程中二者融合，很大程度地减少碳排放、二氧化碳的排放。”不仅如此，他还引出了“混凝土电池”的前沿概念：在混凝土中加入石墨烯使其发生变化，甚至可以不依赖传统的锂离子电池，实现与之同样良好的储能表现。
从大宗建筑材料走向精密的新能源器件，材料的设计维度正变得日益复杂。诺沃肖洛夫指出，单一元素的材料已难以满足需求，未来需要通过材料工程进行逐层设计（如将石墨烯与半导体、绝缘超导材料结合），或者开发四元合金等化合物。这类将不同元素集合在一起的复杂材料能改变光学特性，使催化等能力提高数个数量级。
面对如此庞大的设计空间，业界普遍寄希望于人工智能，但实际进展却暴露出局限性。诺沃肖洛夫直言，虽然有数据库声称用AI合成了58种材料，但实际上并没有任何新材料被真正合成。现实中的材料数据，远比现有数据库中包含的简单信息复杂得多。
“我们在人工智能应用方面还需要更进一步。”诺沃肖洛夫呼吁，对于应用于能源领域的高复杂材料，AI不应仅仅停留在预测材料结构的阶段；在预测出结构之后，还需要深入参与到相关材料的合成研究中，以保证材料的灵敏度。他期望这些新材料的突破，能改变人们对能源的看法，推动未来能源市场走向持续与高效。
新华日报·交汇点记者 张洁茹
