当前位置:首页 > 文章列表 > 科技周边 > 人工智能 > 比原始材料强8倍,清华、武汉理工团队用AI筛选高熵电介质材料

比原始材料强8倍,清华、武汉理工团队用AI筛选高熵电介质材料

来源:机器之心 2024-06-25 22:51:25 0浏览 收藏
推广推荐
免费电影APP ➜
支持 PC / 移动端,安全直达

大家好,今天本人给大家带来文章《比原始材料强8倍,清华、武汉理工团队用AI筛选高熵电介质材料》,文中内容主要涉及到,如果你对科技周边方面的知识点感兴趣,那就请各位朋友继续看下去吧~希望能真正帮到你们,谢谢!

比原始材料强8倍,清华、武汉理工团队用AI筛选高熵电介质材料

编辑|萝卜皮电介质材料能够储存和释放电荷,广泛应用于电容器、电子和电力系统中。它们因其极高功率密度和快速响应特性,被用于混合动力电动汽车、便携式电子设备和脉冲电力系统等领域,但其能量密度仍需进一步提高。高熵策略已成为提高储能性能的有效方法,然而,在高维组成空间中发现新的高熵系统对于传统的试错实验来说是一个极大的挑战。武汉理工大学、清华大学、宾夕法尼亚州立大学的研究团队基于相场模拟和有限的实验数据,提出了一种生成学习方法,用于加速在超过10^11种组合的无限探索空间中发现高熵介电材料(HED)。该工作为设计高熵介电材料提供了一种有效且创新的途径,大幅减少了实验周期。研究以「Generativelearningfacilitateddiscoveryofhigh-entropyceramicdielectricsforcapacitiveenergystorage」为题,于2024年6月10日发布在《NatureCommunications》。

比原始材料强8倍,清华、武汉理工团队用AI筛选高熵电介质材料

电介质材料能够储存和释放电荷,是电容器中的核心组件。它们以其高功率密度和快速响应特性,广泛应用于混合动力电动汽车、便携式电子设备和脉冲电力系统中。此外,电介质材料在现代电子和电力系统中至关重要,支持设备的微型化和高效能运行。然而,传统电介质材料在能量密度和热稳定性上存在局限,熵策略通过引入多种元素,能显著提升这些性能。

比原始材料强8倍,清华、武汉理工团队用AI筛选高熵电介质材料

图示:配置熵(Sconfig)对储能性能影响的相场模拟。(来源:论文)高熵陶瓷通过形成具有不同价态、离子半径和电负性的多样化极化结构,改善了极化响应和击穿强度,从而提高了储能性能。目前,传统的实验方法在发现新高熵系统时效率低下且成本高昂。为了应对这些挑战,清华大学、武汉理工大学、宾夕法尼亚州立大学的研究团队基于小实验数据构建了一个基于生成学习的框架,以加速高能量密度HED的发现。

比原始材料强8倍,清华、武汉理工团队用AI筛选高熵电介质材料

图示:高熵设计的生成学习框架概述。(来源:论文)为了弄清构型熵对极化响应的影响,研究人员进行了相场模拟,以计算具有不同熵值的HED的极化-电场(P-E)环路和相应的能量密度。结果表明,随着熵值增加,极化区域变得更加无,能量密度显著提升。作为实验示例,该团队选择Bi(Mg0.5Ti0.5)O3(BMT)作为原始基质,通过对其A位和B位同时进行多元素掺杂来设计HED。以77组实验结果作为初始数据,研究人员建立了一个基于编码-解码架构的生成学习模型,并结合数据重建和人工神经网络(ANN)来寻找潜在的最优高熵组合。

比原始材料强8倍,清华、武汉理工团队用AI筛选高熵电介质材料

图示:相结构和电性能分析。(来源:论文)然后对已有的小样本数据进行概率抽样,将A、B位元素含量保留两位小数,并将各位置之和设为1,构建出一个接近10^11种组合的可能空间,寻找满足高熵标准的最优组合。然后,从2000多个候选材料中筛选出预测结果排名前五的组合,并进行了五组针对性的实验,验证它们在储能性能方面的潜力。

比原始材料强8倍,清华、武汉理工团队用AI筛选高熵电介质材料

图示:储能性能和循环稳定性。(来源:论文)实验结果显示,所制备的高熵陶瓷电介质薄膜在能量密度和击穿强度方面均显著优于传统材料,特别是C-3薄膜在5104 kV/cm的电场下能量密度达到156 J/cm^3,是原始BMT(~18 J/cm^3)薄膜的八倍。此外,研究还探讨了不同退火温度对高熵薄膜性能的影响,发现适宜的退火温度能进一步提升材料的储能性能。总而言之,高熵薄膜不仅具有优异的疲劳性能以及温度和频率稳定性,而且在储能电容器中也显示出广泛应用的巨大潜力。基于机器学习驱动的模式,该团队利用非常稀疏的实验数据有效地找到具有高储能性能的所需高熵复合材料。该方法还使研究人员显著缩短了整体实验周期,并为设计具有复杂组件的材料系统开辟了新的途径论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-024-49170-8

今天带大家了解了的相关知识,希望对你有所帮助;关于科技周边的技术知识我们会一点点深入介绍,欢迎大家关注golang学习网公众号,一起学习编程~

版本声明
本文转载于:机器之心 如有侵犯,请联系study_golang@163.com删除
windows11选择哪个版本? Win11家庭版与专业版深度对比windows11选择哪个版本? Win11家庭版与专业版深度对比
上一篇
windows11选择哪个版本? Win11家庭版与专业版深度对比
比传统方法高30倍,中国科学院团队Transformer深度学习模型预测糖-蛋白质作用位点
下一篇
比传统方法高30倍,中国科学院团队Transformer深度学习模型预测糖-蛋白质作用位点
查看更多
最新文章
查看更多
课程推荐
  • 前端进阶之JavaScript设计模式
    前端进阶之JavaScript设计模式
    设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
    543次学习
  • GO语言核心编程课程
    GO语言核心编程课程
    本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
    516次学习
  • 简单聊聊mysql8与网络通信
    简单聊聊mysql8与网络通信
    如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
    500次学习
  • JavaScript正则表达式基础与实战
    JavaScript正则表达式基础与实战
    在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
    487次学习
  • 从零制作响应式网站—Grid布局
    从零制作响应式网站—Grid布局
    本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
    485次学习
查看更多
AI推荐
  • ChatExcel酷表:告别Excel难题,北大团队AI助手助您轻松处理数据
    ChatExcel酷表
    ChatExcel酷表是由北京大学团队打造的Excel聊天机器人,用自然语言操控表格,简化数据处理,告别繁琐操作,提升工作效率!适用于学生、上班族及政府人员。
    3210次使用
  • Any绘本:开源免费AI绘本创作工具深度解析
    Any绘本
    探索Any绘本(anypicturebook.com/zh),一款开源免费的AI绘本创作工具,基于Google Gemini与Flux AI模型,让您轻松创作个性化绘本。适用于家庭、教育、创作等多种场景,零门槛,高自由度,技术透明,本地可控。
    3424次使用
  • 可赞AI:AI驱动办公可视化智能工具,一键高效生成文档图表脑图
    可赞AI
    可赞AI,AI驱动的办公可视化智能工具,助您轻松实现文本与可视化元素高效转化。无论是智能文档生成、多格式文本解析,还是一键生成专业图表、脑图、知识卡片,可赞AI都能让信息处理更清晰高效。覆盖数据汇报、会议纪要、内容营销等全场景,大幅提升办公效率,降低专业门槛,是您提升工作效率的得力助手。
    3453次使用
  • 星月写作:AI网文创作神器,助力爆款小说速成
    星月写作
    星月写作是国内首款聚焦中文网络小说创作的AI辅助工具,解决网文作者从构思到变现的全流程痛点。AI扫榜、专属模板、全链路适配,助力新人快速上手,资深作者效率倍增。
    4561次使用
  • MagicLight.ai:叙事驱动AI动画视频创作平台 | 高效生成专业级故事动画
    MagicLight
    MagicLight.ai是全球首款叙事驱动型AI动画视频创作平台,专注于解决从故事想法到完整动画的全流程痛点。它通过自研AI模型,保障角色、风格、场景高度一致性,让零动画经验者也能高效产出专业级叙事内容。广泛适用于独立创作者、动画工作室、教育机构及企业营销,助您轻松实现创意落地与商业化。
    3831次使用
微信登录更方便
  • 密码登录
  • 注册账号
登录即同意 用户协议隐私政策
返回登录
  • 重置密码