熱電デバイスを自在に設計するAI「TEGNet」を開発 — 性能予測を従来比約1万分の1の時間に短縮、開発プロセスを革新 —

2026-04-16 物質・材料研究機構

物質・材料研究機構(NIMS)と科学技術振興機構(JST)は、熱電発電デバイス設計を高速化するAIモデル「TEGNet」を開発した。従来の有限要素法による数値解析では膨大な計算時間が課題だったが、本手法は99%以上の精度を維持しつつ計算時間を約1万分の1に短縮する。材料特性や構造条件を入力すると、電圧・熱流・発電効率を迅速に予測でき、材料ごとのモデルを物理法則に基づき組み合わせる「組立可変」構造が特徴である。実証ではMg-Sb系材料デバイスで最大9.3%の高効率を達成した。材料とデバイス設計を統合的に最適化でき、廃熱回収やIoT電源などへの応用が期待される。

熱電デバイスを自在に設計するAI「TEGNet」を開発 — 性能予測を従来比約1万分の1の時間に短縮、開発プロセスを革新 —
図: AIモデル「TEGNet」による熱電デバイス性能予測の大幅高速化 (計算時間を従来比約1万分の1に短縮)

<関連情報>

構成可能なニューラルエミュレータが熱電発電機の設計を加速する Composable neural emulators accelerate thermoelectric generator design

Airan Li,Xinzhi Wu,Longquan Wang,Gang Wu,Jiankang Li,Zhao Hu,Xinyuan Wang & Takao Mori
Nature Published:15 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10223-1

Abstract

Designing high-performance thermoelectric (TE) devices is challenging because it requires not only advanced materials but also optimal configurations, which are critical for maximizing device performance but remain time-consuming and resource-intensive to identify1,2,3,4,5. Here we develop TEGNet, a neural network emulator that predicts TE generator performance with greater than 99% accuracy while using only 0.01% of the computational time required by commercial finite-element solvers. TEGNet exhibits strong architectural generality across various material systems and allows flexible combinations of material-specific emulators, unlocking rapid and accurate exploration of diverse device architectures. Using TEGNet, we experimentally optimize MgAgSb/Bi0.4Sb1.6Te3 segmented and Mg3Bi1.4Sb0.6–MgAgSb n–p paired TE generators, achieving conversion efficiencies of 9.3% and 8.7%, respectively, ranking competitively high among those previously reported6,7,8,9,10. This work demonstrates the power of artificial intelligence (AI) in TE generator design, inspiring further research on AI for thermoelectrics.

0402電気応用
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました