Pöidlad pihku! Tehisaruga mõeldi välja haruldastest metallidest vaba magnet

teadus.postimees.ee
Copy
Inimeste leiutamisprotsess kulgeb aeglaselt ja juhuslikult, tehisaru saab seda kiirendada ligi 200 korda, selgus uue magneti väljatöötamisel.
Inimeste leiutamisprotsess kulgeb aeglaselt ja juhuslikult, tehisaru saab seda kiirendada ligi 200 korda, selgus uue magneti väljatöötamisel. Foto: Materials Nexus

Ühendkuningriigi süvatehnoloogia ettevõte Materials Nexus teatas, et on oma tehisaru platvormi abil valmis saanud uue haruldaste muldmetallideta loodud püsimagneti retsepti.

Ettevõte väidab, et tehisintellekti põhine avastus- ja arendusprotsess oli 200 korda kiirem, kui ressursimahukas «käsitsi» meetod, andes lootust üha elektrifitseeruvale maailmale, kus nõudlus võimsate magnetite järele aina kasvab, pakkuda uusi vähem haruldasi metalle kulutavaid seadmeid.

Elektriliikuritega suureneb nõudlus kompaktsete ja suure võimsusega mootorite järele. Hetkel on autotööstuses kõige populaarsemaks valikuks püsimagnetiga mootor, mis annab jõudu üle 80 protsendile tänapäevastest elektriautodest.

Materials Nexuse teadlased hindavad, et püsimagnetite nõudlus kasvab ainult elektrisõidukite sektoris kümnekordseks aastaks 2030. See ei piirdu ainult elektriautode ja -veokitega, püsimagnetitega mootoreid kasutatakse paljudes rakendustes, sealhulgas robootikas, droonides, tuuleturbiinides ning ventilatsiooni- ja kliimaseadmetes.

Neodüümi kulub tohutult

Praegune suur probleem seisneb selles, et kõige võimsamate magnetite ja kõige tõhusamate, suure võimsustihedusega (power-dense) mootorite loomiseks vajalikud haruldased muldmetallid nagu neodüüm ja düsproosium vajavad keskkonnale kahjulikku kaevandamist ning väga kallist ja energiamahukat töötlemist. Maailma suurima elektriautode turuga Hiina on tõusnud liidriks nii haruldaste muldmetallide kaevandamisel kui töötlemisel, võttes maapõuest välja kuni 70% maailmas kasutatavatest haruldastest muldmetallidest ja töödeldes neist ligikaudu 90%. See annab riigile monopolilaadse kontrolli oluliste materjalide üle, jättes teised turud haavatavaks tarnehäiretele ja hinnakõikumistele.

Alternatiivide otsimine käib hetkel täie hooga ning mõned autotootjad ja tarnijad hakkavad arendama ka magnetivabu mootoreid. Teised, sealhulgas Tesla, püüavad luua haruldaste muldmetallideta püsimagneteid.

Haruldaste muldmetallideta magnetid kõlavad kindlasti intrigeeriva lahendusena, kuid neid on raske toota ning need on sageli vähem võimsad kui traditsioonilised haruldaste muldmetallidega magnetid.

«Meie platvorm on juba äratanud huvi erinevates tootjates, kelle rakendused hõlmavad pooljuhte, katalüsaatoreid ja kattematerjale.»

Niron Magnetics on välja töötanud maailma esimese suure jõudlusega haruldaste muldmetallideta magneti, kasutades seguna vabalt kättesaadavat rauda ja lämmastikku, kuid selle uurimine ja arendamine on kestnud üle kümne aasta ja masstootmiseks pole tehnoloogia veel valmis.

Materials Nexus tahab aga nüüd maailmale teada anda, et neil on lahendus olemas. Ettevõte usub, et on olemas just see, mida kaasaegsed ja tulevased magnetite idufirmad vajavad haruldaste muldmetallideta magnetmaterjalide tuvastamiseks ja arendamiseks, asendades «vanakooli» katse-eksituse meetodi tehisaruga, mis suudab teha arendust sadu kordi kiiremini kui traditsiooniliselt võimalik.

Sada miljonit kombinatsiooni

Ettevõtte sõnul suudab nende tehisintellekti platvorm tuvastada haruldaste muldmetallideta magnetmaterjalid päevade või nädalatega, võrreldes aastate ja aastakümnetega, mis on olnud vajalikud minevikus.

Selle asemel, et lihtsalt muljetavaldavaid numbreid välja tuua, on Materials Nexus juba kasutanud oma platvormi sellise püsimagneti tuvastamiseks, millele on nimeks pandud MagNex. tehisaru analüüsis üle 100 miljoni haruldaste muldmetallideta materjalikoostise, võttes arvesse selliseid muutujaid nagu maksumus, tarneahela turvalisus, jõudlus ja keskkonnamõju.

Pärast masinmõistuse rasket tööd sünteesis ja testis Materials Nexus MagNexi Sheffieldi Ülikooli Henry Royce Instituudi abiga.

MagNexi tootmismaksumus on 20% praegu saadaval olevate haruldaste muldmetallidega magnetite materjalikulust, vähendades materjali süsinikuheitmeid 70%.

Energia tootmiseks läheb elektrituulikute generaatorites vaja haruldasi muldmetalle sisaldavaid magneteid. Kui õnnestub need asendada tavaliste toormaterjalidega, saaks roheenergia tootmise palju odavamaks ja tasuvamaks. Pildil Virtsu tuulepargi elektrituulikud.
Energia tootmiseks läheb elektrituulikute generaatorites vaja haruldasi muldmetalle sisaldavaid magneteid. Kui õnnestub need asendada tavaliste toormaterjalidega, saaks roheenergia tootmise palju odavamaks ja tasuvamaks. Pildil Virtsu tuulepargi elektrituulikud. Foto: Mailiis Ollino/Pärnu Postimees

«Oleme väga põnevil, et meie esimene koostöö Materials Nexusega on andnud nii positiivse tulemuse,» ütles Sheffieldi Ülikooli metallurgia ja materjalide töötlemise professor Iain Todd, «Materials Nexuse tehisaru kasutamise lähenemine materjalide avastamiseks ja meie tipptasemel rajatised arenenud sulamite tootmiseks Henry Royce Instituudis on võimaldanud uue magnetmaterjali välja töötamise uskumatult kiirelt.»

Tehisaru leiutab ka teistes valdkondades

Kuigi uus haruldaste muldmetallideta magnet oli selle nädala tõeline uudispomm, ei piirdu Material Nexuse tehisaru ainult sellega. Ettevõtte sõnul on kunstmõistus kasulik mitmesugustes tööstusharudes, aidates tuvastada ja luua järgmise põlvkonna tipptasemel materjale, mis edendavad uusi tehnoloogiaid ja vähendavad süsinikuheidet.

«Meie platvorm on juba äratanud huvi erinevates tootjates, kelle rakendused hõlmavad pooljuhte, katalüsaatoreid ja kattematerjale,» ütles Materials Nexuse tegevjuht dr Jonathan Bean, «ootan huviga, millist rolli see mängib uute materjalide loomise toetamisel.»

Allikad: Materials Nexus ja New Atlas

Tagasi üles