ИИ помогает создать самый прочный в мире железный сверхпроводник в KCL

Ученые разработали самый мощный в мире сверхпроводящий магнит на основе железа с помощью искусственного интеллекта, что может стать крупным прорывом в области доступных аппаратов МРТ и будущего электрифицированного транспорта.

Сверхпроводящие магниты способны создавать очень сильные и стабильные магнитные поля, не требуя большого количества энергии. Это означает, что их можно использовать в ряде технологий, включая аппараты МРТ, которым требуется сильное магнитное поле для получения четких трехмерных изображений мягких тканей. Они также могут быть использованы в транспорте следующего поколения, в том числе… СК Маглев Система поездов в Японии.

Однако используемые в настоящее время сверхпроводники в основном представляют собой большие катушки из сверхпроводящих проволок из сплава ниобия и олова. Используемые вами устройства должны соответствовать этому размеру, что может ограничить их применение.

В статье, опубликованной в Материалы НПГ Азия Сегодня исследователи из Королевского колледжа Лондона и Японии изготовили недорогой и мощный сверхпроводящий магнит на основе железа с помощью машинного обучения (ML), открыв путь к широкому и доступному использованию этой технологии.

Доктор Марк Эйнсли из инженерного факультета Королевского университета сотрудничал в этой работе с исследователями из Токийского университета сельского хозяйства и технологий, Японского агентства науки и технологий, Национального института материаловедения и Университета Кюсю.

Доктор Марк Эйнсли сказал: «Сверхпроводящие магниты — это основа будущего. Они не только используются для визуализации рака с помощью аппаратов МРТ, но и будут иметь жизненно важное значение для исследований рака». Электрический самолет И ядерный синтез. Однако материалы и технологии, необходимые для создания традиционных сверхпроводников из медной проволоки, обычно дороги, что приводит к ограниченному проникновению на рынок. Использование их в больших количествах, поскольку магниты не теряют своего магнетизма после намагничивания, может привести к уменьшению занимаемой площади по сравнению с более тяжелыми катушками с проводом, но производство сверхпроводников на основе меди может занять недели.

«Используя искусственный интеллект (ИИ), мы создали экономически эффективную и масштабируемую альтернативу железу, с которой гораздо проще работать и которая открывает двери для создания меньших и легких устройств. Первые сверхпроводники на основе железа были изготовлены десять лет назад. но магнитные поля, которые они создавали, не были достаточно сильными и стабильными для широкого использования.

«Хотя сверхпроводящие магниты по-прежнему необходимо охлаждать до очень низких температур, чтобы работать эффективно, наш процесс закладывает основу для производителей, чтобы сделать их достаточно быстрыми и мощными для промышленного применения, что означает больше аппаратов МРТ по более низкой цене. потребность в большом количестве сверхпроводящих проводов в аппаратах МРТ, мы также можем создать Новое поколение небольших устройств «Их можно использовать в практике врачей общей практики, вместо того, чтобы нуждаться в больших палатах в больницах, что повышает доступность».

К аппаратам МРТ предъявляются строгие требования к силе и стабильности магнитного поля, создаваемого их магнитами, чтобы обеспечить безопасность пациентов и качество изображений. Прототип исследователей — первый сверхпроводник на основе железа, отвечающий этим требованиям.

Используя новую систему машинного обучения под названием БуксвиаУченые разработали структуру, которая может улучшить создание сверхпроводников в лаборатории быстрее, чем когда-либо прежде.

Основываясь на попытках исследователей улучшить сверхпроводящие свойства магнитов путем изменения таких параметров, как температура и время производственного процесса, BOXVIA определяет закономерности, которые оптимизируют производительность, и корректирует изменения параметров для достижения оптимальной конструкции. Обычно исследователям требуются месяцы, чтобы создать каждый магнит и протестировать его свойства, чтобы оптимизировать его для различных сценариев, но новое программное обеспечение значительно сокращает это время.

Исследователи также обнаружили, что сверхпроводящие магниты, разработанные с использованием этой системы ML, имеют другую структуру на микроскопическом уровне, чем те, которые производятся без BOXVIA, ​​с более крупными кристаллами на основе железа внутри структуры магнита.

Структура образцов, созданных ИИ, отличалась от высокопроизводительных образцов, созданных людьми. Эти образцы содержат кристаллы железа в широком диапазоне размеров, что не соответствует однородной структуре, традиционно предпочитаемой исследователями-людьми.

Следующая задача команды — выяснить, как эта невиданная ранее наноструктура способствует ее сверхпроводящим свойствам, что в будущем приведет к созданию еще более мощных магнитов.