AI helpt plasticvervuiling terug te dringen met nieuw 4× sterker polymeer

Met behulp van een AI-model heeft een team wetenschappers een nieuwe manier gevonden om plastic harder te maken. Het team - bestaande uit onderzoekers van MIT en Duke University - gebruikte een machine-learningmodel om een additief te ontdekken dat, wanneer het gebruikt wordt met een polymeer, ervoor zorgt dat het veel beter bestand is tegen scheuren.

De ontdekking werd op 1 augustus gepubliceerd in ACS Central Science. De basis van deze ontdekking ligt in een contra-intuïtieve ontdekking uit een eerder gepubliceerd onderzoek - het opnemen van zwakke schakels in de chemische structuur van een polymeer kan het materiaal in zijn geheel sterker maken. Dit komt doordat een zich uitbreidende scheur gedwongen wordt om veel meer van deze zwakke bindingen te verbreken in plaats van door een uniform materiaal te scheuren, waardoor meer energie verloren gaat. De onderzoekers moesten echter een grote uitdaging overwinnen - de perfecte 'zwakke schakel' kiezen uit duizenden potentiële kandidaten.

Om dit probleem op te lossen, gebruikten de onderzoekers een machine-learningmodel. Ze trainden het model op rekengegevens van ongeveer 400 ijzerhoudende verbindingen, ferrogenen genaamd. Het resulterende model was in staat om in korte tijd de eigenschappen van duizenden andere ferrogenen te voorspellen en de beste kandidaten eruit te pikken.

De onderzoekers synthetiseerden vervolgens een kunststof met een van de beste keuzes van de AI, wat resulteerde in een polymeer dat vier keer taaier was dan polymeren die met een standaard crosslinker waren gemaakt.

Als je materialen taaier maakt, betekent dit dat ze langer meegaan. Ze zullen langer bruikbaar zijn, wat de plasticproductie op de lange termijn zou kunnen verminderen. - Ilia Kevlishvili, de hoofdauteur van het onderzoek.