فهرست مطالب
دانشمندان با کمک هوش مصنوعی موفق شدند پنج ماده نوین کشف کنند که می‌توانند در باتری‌های آینده، عملکردی بهتر، ارزان‌تر و ایمن‌تر از لیتیوم داشته باشند.
به گزارش تکناک، در مطالعه‌ای که در مجله Cell Reports Physical Science منتشر شد، یک گروه تحقیقاتی از «مؤسسه فناوری نیوجرسی» (NJIT) به رهبری پروفسور دیباکار داتا با استفاده از هوش مصنوعی، موفق به شناسایی سریع مواد متخلخل جدیدی شدند، که می‌توانند مسیر توسعه باتری‌های چندظرفیتی را متحول کنند. این باتری‌ها به‌جای لیتیوم، از عناصری مانند منیزیم، کلسیم، آلومینیوم و روی استفاده می‌کنند، که فراوان‌تر و ارزان‌تر از لیتیوم هستند.
مزیت باتری‌های چندظرفیتی چیست؟
باتری‌های چندظرفیتی (Multivalent) به‌جای یون‌های تک‌بار (مانند لیتیوم)، از یون‌هایی با دو یا سه بار مثبت بهره می‌برند. این ویژگی به آنها امکان می‌دهد انرژی بیشتری را در حجم کمتر ذخیره کنند.
اما چالش اصلی در اندازه بزرگ‌تر و بار الکتریکی قوی‌تر این یون‌ها نهفته است، که حرکت آنها را درون ساختارهای متداول باتری دشوار می‌کند. اینجا است که هوش مصنوعی وارد عمل می‌شود و مواد مناسب‌تری برای این یون‌ها معرفی می‌کند.
شبکه متخلخل برای حرکت بهتر یون‌ها
مواد جدیدی که هوش مصنوعی آنها را کشف کرده است، ساختاری اسفنج‌مانند و متخلخل دارند، که به یون‌های چندظرفیتی اجازه می‌دهد در هنگام شارژ و تخلیه شارژ به‌راحتی درون باتری حرکت کنند. این ویژگی کلیدی در بهبود عملکرد باتری‌های نسل آینده نقش دارد.
راه‌حل هوشمندانه دانشمندان
پروفسور داتا بیان کرد: «مشکل اصلی کمبود مواد جدید برای باتری نبود، بلکه این بود که نمی‌شد میلیون‌ها ترکیب مختلف را یکی‌یکی آزمایش کرد. برای همین از ما هوش مصنوعی کمک گرفتیم تا خیلی سریع این ترکیب‌ها را بررسی کند و ساختارهایی را پیدا کند که واقعاً قابل استفاده باشند.»
ترکیب دو هوش مصنوعی پیشرفته
پژوهشگران برای سرعت دادن به روند کشف مواد جدید، از دو نوع مدل استفاده کردند:
- CDVAE (کریستال دیفیوژن وریشنال اتوانکدر): برای تولید ساختارهای کریستالی نو و متنوع
- مدل زبانی بزرگ (LLM): برای شناسایی ساختارهایی با بیشترین پایداری ترمودینامیکی و قابلیت ساخت در دنیای واقعی
این دو هوش مصنوعی موفق شدند با همکاری یکدیگر هزاران ساختار کریستالی جدید را با سرعتی شگفت‌انگیز برای روش‌های آزمایشگاهی سنتی شناسایی کنند.
کشف ۵ ساختار انقلابی برای باتری‌های آینده
داتا گفت: «ما با کمک این ابزارهای هوش مصنوعی، موفق شدیم پنج ساختار جدید از اکسیدهای فلزی متخلخل کشف کنیم، که کانال‌های باز و بزرگی دارند. این ویژگی برای انتقال یون‌های چندظرفیتی بسیار حیاتی است.»
این ساختارها با استفاده از شبیه‌سازی‌های تخصصی و آزمون‌های استاندارد تأیید شده‌اند و قابلیت ساخت آزمایشگاهی و کاربرد واقعی را دارند.
انقلاب در کشف مواد نوین با هوش مصنوعی
پروفسور داتا تأکید کرد که این دستاورد فقط درباره باتری‌ها نیست. او توضیح داد: «ما در واقع روشی سریع و مقیاس‌پذیر برای کشف مواد پیشرفته در حوزه‌هایی مانند الکترونیک، انرژی پاک و فناوری‌های نوین ارائه داده‌ایم.»
هوش مصنوعی، بار دیگر در خط مقدم نوآوری علمی ظاهر شده و توانسته است جایگزین‌های بالقوه برای باتری‌های لیتیومی ارائه دهد؛ جایگزین‌هایی که نه‌تنها عملکرد بهتری دارند، بلکه از عناصر فراوان‌تر و ارزان‌تر نیز ساخته می‌شوند. این کشف می‌تواند تحولی بزرگ در آینده ذخیره‌سازی انرژی رقم بزند.
