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一種被稱為金屬玻璃的未來合金的發現捷徑,發現新材料速度快200倍

在適當的條件下, 一種被稱為金屬玻璃的未來合金, 會比現在的鋼材更堅固輕便, 也更耐腐蝕和磨損。 過去50年中, 人們在數百萬種可能的成分組合中, 已經評估過幾千種, 但只有少數幾種可能是有用的。

現在, 由美國能源部SLAC國家加速器實驗室、國家標準與技術研究院(NIST)和西北大學的科學家領導的一個科學小組報告, 他們找到了發現和改進金屬玻璃的捷徑, 僅用較少時間和成本, 就能發現新材料。

發現新材料速度快200倍

理想的狀況是, 將兩種或三種金屬融合在一起, 會得到看起來像金屬的合金,

其原子排列成剛性幾何圖形。

科學小組利用斯坦福同步輻射光源中一個結合了機器學習的新系統, 能快速篩選數百種樣品材料, 使團隊發現了3種新混合物製成的金屬玻璃成分, 速度比以前快200倍。

西北大學教授克裡斯·沃爾夫頓是使用電腦和人工智慧預測新材料的先驅, 也是論文合作者之一。 他說, 通常需要十年或二十年的時間, 新材料才能完成從發現到商用的過程, “這一成果極大縮短了新材料發現所花費的時間。 ”

材料科學的前景將改變

在過去的半個世紀裡, 科學家一共才研究了大約6000種金屬玻璃的組成成分, 而這套新系統能夠製作並篩選20000種成分。

雖然有其他團隊也在使用機器學習預測尋找不同種類的金屬玻璃, 但此次科學家通過實驗的快速驗證和預測, 然後將結果迴圈到下一輪機器學習和實驗中, 是此次進步的獨特之處。

實際上, 這種方法可以用於各種實驗, 特別是在尋找材料, 如金屬玻璃和催化劑方面大有裨益。 NIST材料研究工程師傑森·海垂科-席目爾說,

人工智慧將改變材料科學的前景。

為全球科學家提供實用工具

該論文是美國能源部資助此專案的第一個科學成果, SLAC正在與矽谷人工智慧公司Citrine Informatics合作, 改變了新材料的發現方式, 為全世界科學家提供了實用的工具。

該公司由斯坦福大學和西北大學的前研究生創立, 他們創建了一個材料科學資料平臺, 其中試算表和實驗室筆記中的資料以一致的格式存儲, 所以能用來供人工智慧系統學習使用。

近來, 評估新材料的速度非常緩慢, 即使每天都可以檢測5種潛在類型的金屬玻璃, 仍要花上一千年時間來研究每一種可能的金屬玻璃組合, 以克服有毒、昂貴成分, 或去掉易碎的性質等。

沃爾夫頓說, 最終的目標,

是讓科學家能夠獲得機器學習模型中的直接回饋結果, 並在第二天甚至下一個小時內, 就準備好另一套待測試的樣本。

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