加速高性能高分子研制 国内首个高分子材料基因平台在沪诞生

AI plus高分子软件平台整体界面截图。华东理工大学供图　　

中新网上海3月9日电(记者 许婧)记者3月9日从华东理工大学获悉，由该校林嘉平教授团队开发的AI plus高分子软件平台在沪诞生。这也是国内首个高分子材料基因组研发平台。

人工智能(AI)正以更加接地气的对话方式走进人们生活，并成为社交媒体的热点话题。而在高性能高分子及复合材料产业领域，AI plus高分子软件平台堪称高分子版的ChatGPT。

在航天航空领域，先进树脂基复合材料获得越来越广泛的应用。近年来，碳纤维在国家重点支持下已取得突破，然而匹配高性能碳纤维的基体树脂发展缓慢，成为制约先进装备发展的关键瓶颈，亟需解决先进树脂基复合材料的高强度、耐高温、轻质化和功能化等难以兼具的难题。

林嘉平教授团队在进行高性能聚合物性能测试。　华东理工大学供图　

在林嘉平看来，开展以大数据技术为驱动、以AI为核心的高分子材料基因工程研究，可为解决这些难题提供有效手段，加速新材料的研发步伐。“我们建立的这个平台，通过对高分子材料研发中的结构性能进行数据挖掘，并集成机器学习性能预测、结构设计、配方及工艺参数优化等功能，加速高性能高分子的研发，推动大数据和人工智能技术为复合材料用高性能树脂产业赋能。”

通过团队的现场演示，记者看到，用户在使用AI plus高分子软件平台进行高分子材料性能预测功能时，只需要通过点击“绘制结构”，分别将所绘制的环氧树脂和固化剂转化的字符串输入到对应的输入框中，再通过点击“开始预测”，短短几秒，页面就会返回后台计算出来的环氧树脂性能预测数据。这种虚拟设计、高通量预测的方法将大大提高其研发效率。

林嘉平教授(右二)在指导搭建数据库和软件平台。华东理工大学供图　

自2011年，材料基因组工程被正式提出后，已成为目前材料研究前沿领域的重要方法论，新材料的研发也从科学家的经验“试错”时代跨入“智能制造”时代。林嘉平带领团队联合复合材料界著名高校和科研院所，在国内率先开展了高分子材料基因工程研究，并取得了系列成果。基因组合及筛选是材料基因工程的核心，团队目前已建立了针对耐高温树脂设计的高分子材料基因组新方法。运用该方法，团队研制了系列先进复合材料基体树脂。相关新型树脂已由多家航空航天院所开展复合材料及构件性能评价，解决了国家在高性能高分子领域的亟需。

AI plus高分子软件平台-结构设计截图。华东理工大学供图　

事实上，AI plus高分子软件平台的诞生，是AI和数字化技术同高分子交叉领域的重要成果。而数据库，则是材料基因工程的基石。“我们这个平台相当于一个‘高分子虚拟实验室’”。林嘉平教授团队成员、华东理工大学特聘副研究员高梁介绍说，目前团队已建成了国内首个树脂结构性能数据库和基团间化学反应数据库，包含3万多种高分子的将近15万条性能数据、58516种基元反应模板的近140万条化学反应数据。这些数据主要依靠过去三年尤其是疫情期间团队数十名研究生和本科生整理录入，在培养学生文献阅读和科研素养的同时，以一条条规范存储的数据搭建起国内首个高分子专用数据库，成为科研育人的新实践。

AI plus高分子软件平台-配方优化截图。华东理工大学供图　

基于数据库，团队创建了面向高分子十余种性能的机器学习预测模型，并构建了高分子材料基因组研发平台，具备数据检索、性能预测、配方优化等多个功能。目前，该平台已在上海华谊集团树脂厂、上海航天八院、晋飞碳纤科技和金山石化院等企业试用，将择机向社会公开使用。

“希望同相关团队和企业开展更加深入的合作。”林嘉平表示，面向新一代先进复合材料基体树脂中的结构设计难题，团队将推进AI plus高分子研究范式向产业全链条发展，努力抓住当前数字化和人工智能对新材料产业的变革契机，以更快效率、更低成本研制出高性能高分子及其复合材料，实现高性能材料的原始创新和智能制造。