Американские ученые разработали новый способ поиска особых керамических материалов, которые вырабатывают электричество, когда на них давят, гнут или вибрируют. Такие материалы — пьезоэлектрики — могут в будущем заменить батарейки в небольших устройствах, например, в датчиках, которые следят за состоянием техники или здоровья человека. Раньше поиск таких материалов был долгим и трудоемким: ученые пробовали разные составы, надеясь наткнуться на удачный. Теперь этот процесс стал быстрее благодаря сочетанию искусственного интеллекта и человеческих знаний.
Исследователи использовали мощную модель ИИ, которая «прочитала» огромное количество научных статей, опубликованных за десятилетия, и на основе этих данных предложила новые возможные составы керамики. Это как если бы у ученого появился помощник, который мгновенно анализирует всю мировую науку и подсказывает, какие материалы стоит попробовать, но окончательные решения принимали сами исследователи, используя свои знания в химии, физике и инженерии. Благодаря такому сотрудничеству был создан новый материал на основе ниобата калия-натрия — KNN-BNKZT-SCZ. Он показал в три раза более высокую эффективность по сравнению с обычными аналогами: при одинаковом движении или вибрации он вырабатывает гораздо больше электричества.
Чтобы улучшить материал, ученые применили специальную обработку — кристаллографическую текстуризацию, которая выравнивает внутреннюю структуру керамики, как если бы вы выстроили все кирпичики в стене в одном направлении. Это позволило увеличить эффективность почти до 620 пикокулонов на ньютон — очень высокий показатель. При этом материал остается устойчивым к нагреву, работая даже при температуре до 160 .
Но самое важное — исследователи не просто создали новый состав, а сразу проверили его в реальном устройстве: вставили керамику в преобразователь энергии, который превращает вибрации и магнитные колебания в электричество. Устройство показало высокую мощность — более 700 микроватт на кубический сантиметр, что лучше многих существующих аналогов. Это доказало, что материал пригоден для реального использования.
Таким образом, ИИ может стать хорошим помощником для человека, чтобы быстро создавать новые, более эффективные материалы для современных технологий.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что Китай разработал систему для быстрого поиска новых материалов: что это дает.