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

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。
    542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。
    511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
    498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。
    484次学习
查看更多
AI推荐
  • 千音漫语:智能声音创作助手,AI配音、音视频翻译一站搞定!
    千音漫语
    千音漫语,北京熠声科技倾力打造的智能声音创作助手,提供AI配音、音视频翻译、语音识别、声音克隆等强大功能,助力有声书制作、视频创作、教育培训等领域,官网:https://qianyin123.com
    27次使用
  • MiniWork:智能高效AI工具平台,一站式工作学习效率解决方案
    MiniWork
    MiniWork是一款智能高效的AI工具平台,专为提升工作与学习效率而设计。整合文本处理、图像生成、营销策划及运营管理等多元AI工具,提供精准智能解决方案,让复杂工作简单高效。
    29次使用
  • NoCode (nocode.cn):零代码构建应用、网站、管理系统,降低开发门槛
    NoCode
    NoCode (nocode.cn)是领先的无代码开发平台,通过拖放、AI对话等简单操作,助您快速创建各类应用、网站与管理系统。无需编程知识,轻松实现个人生活、商业经营、企业管理多场景需求,大幅降低开发门槛,高效低成本。
    29次使用
  • 达医智影:阿里巴巴达摩院医疗AI影像早筛平台,CT一扫多筛癌症急慢病
    达医智影
    达医智影,阿里巴巴达摩院医疗AI创新力作。全球率先利用平扫CT实现“一扫多筛”,仅一次CT扫描即可高效识别多种癌症、急症及慢病,为疾病早期发现提供智能、精准的AI影像早筛解决方案。
    36次使用
  • 智慧芽Eureka:更懂技术创新的AI Agent平台,助力研发效率飞跃
    智慧芽Eureka
    智慧芽Eureka,专为技术创新打造的AI Agent平台。深度理解专利、研发、生物医药、材料、科创等复杂场景,通过专家级AI Agent精准执行任务,智能化工作流解放70%生产力,让您专注核心创新。
    30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