Wöchentlich battle das Whiteboard im Labor mit Kritzeleien, Diagrammen und chemischen Formeln überfüllt. Ein Forschungsteam in der Olivetti -Gruppe und des MIT -Konkreten -Nachhaltigkeitszentrums (CSHUB) arbeitete intensiv an einem wichtigen Downside: Wie können wir die Betonzementmenge reduzieren, um Kosten und Emissionen zu sparen?
Die Frage battle sicherlich nicht neu; Materialien wie Flugasche, ein Nebenprodukt der Kohleproduktion und Schlacke, ein Nebenprodukt der Stahlherstellung, werden seit langem verwendet, um einen Teil des Zements in Betonmischungen zu ersetzen. Die Nachfrage nach diesen Produkten ist jedoch das Angebot über das Angebot, da die Industrie die Auswirkungen des Klimas durch Erweiterung ihrer Nutzung verringert und die Suche nach Alternativen dringend macht. Die Herausforderung, die das Workforce entdeckte, battle kein Mangel an Kandidaten. Das Downside battle, dass es zu viele gab, um zu sortieren.
Am 17. Mai veröffentlichte das Workforce unter der Leitung von Postdoc Soroush Mahjoubi einen Open-Entry Papier in der Natur Kommunikationsmaterialien ihre Lösung umrissen. „Wir haben festgestellt, dass AI der Schlüssel battle, um vorwärts zu gehen“, bemerkt Mahjoubi. „Es gibt so viele Daten zu potenziellen Materialien – Hunderttausende von Seiten der wissenschaftlichen Literatur. Durch die Durchsendung durch sie wären viele Lebensdauer von Arbeiten gekostet, bis zu dieser Zeit wären mehr Materialien entdeckt worden!“
Mit großen Sprachmodellen, wie die Chatbots, die viele von uns täglich verwenden, hat das Workforce ein maschinelles Lerngerüst erstellt, das Kandidatenmaterialien basierend auf ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften bewertet und sortiert.
„Erstens gibt es hydraulische Reaktivität. Der Grund, warum Beton stark ist, ist, dass der Zement – der“ Kleber „, der sie zusammenhält -, wenn wir Wasser ausgesetzt sind. Wenn wir diesen Kleber ersetzen, müssen wir sicherstellen, dass der Ersatz ähnlich reagiert“, erklärt Mahjoubi. „Zweitens gibt es die Pozzolanizität. Dies ist dann, wenn ein Materials mit Calciumhydroxid reagiert, ein Nebenprodukt, das beim Treffen von Zement auf Wasser erzeugt wird, um den Beton im Laufe der Zeit schwieriger und stärker zu machen. Wir müssen die hydraulischen und pozzolanischen Materialien in der Mischung ausbalancieren, sodass der Beton von seiner besten Seite erbringt.“
Das Workforce analysierte die wissenschaftliche Literatur und über 1 Million Gesteinsproben und verwendete den Rahmen, um Kandidatenmaterialien in 19 Arten zu sortieren, von Biomasse bis hin zu Bergbau -Nebenprodukten bis hin zu abgerissenen Baumaterialien. Mahjoubi und sein Workforce stellten fest, dass geeignete Materialien weltweit erhältlich waren – und eingehender konnten viele in Betonmischungen integriert werden, indem sie sie nur schleifen. Dies bedeutet, dass es möglich ist, Emissionen und Kosteneinsparungen ohne viel zusätzliche Verarbeitung zu extrahieren.
„Einige der interessantesten Materialien, die einen Teil des Zements ersetzen könnten, sind Keramik“, bemerkt Mahjoubi. „Alte Fliesen, Ziegel, Töpferwaren – all diese Materialien können eine hohe Reaktivität aufweisen. Das haben wir im alten römischen Beton beobachtet, wo Keramik hinzugefügt wurde, um wasserdichten Strukturen zu unterstützen. Ich habe viele interessante Gespräche darüber mit Professor Admir Masic geführt, der hier in MIT einen Großteil der alten Betonstudien in MIT leitet.“
Das Potenzial alltäglicher Materialien wie Keramik und industrielle Materialien wie Minen -Tailings ist ein Beispiel dafür, wie Materialien wie Beton dazu beitragen können, eine kreisförmige Wirtschaftlichkeit zu ermöglichen. Durch die Identifizierung und Wiederverwendung von Materialien, die ansonsten auf Mülldeponien enden würden, können Forscher und Industrie dazu beitragen, diese Materialien als Teil unserer Gebäude und Infrastruktur ein zweites Leben zu verleihen.
Mit Blick auf die Zukunft plant das Forschungsteam, den Rahmen zu verbessern, um noch mehr Materialien zu bewerten und gleichzeitig einige der besten Kandidaten zu validieren. „KI -Instruments haben diese Forschung in kurzer Zeit weit hergestellt, und wir freuen uns zu sehen, wie die neuesten Entwicklungen in Großsprachenmodellen die nächsten Schritte ermöglichen“, sagt Professor Elsa Olivetti, leitender Autorin der Arbeit und Mitglied des MIT Division of Supplies Science and Engineering. Sie dient als Mission Director für MIT Local weather Mission, CSHUB -Schulleiterin und Leiterin der Olivetti -Gruppe.
„Beton ist das Rückgrat der gebauten Umgebung“, sagt Randolph Kirchain, Co-Autor und CSHUB-Direktor. „Durch die Anwendung von Datenwissenschafts- und KI -Instruments auf materielles Design hoffen wir, die Industrieanstrengungen zu unterstützen, um nachhaltiger aufzubauen, ohne die Stärke, Sicherheit und Haltbarkeit zu beeinträchtigen.
Zusätzlich zu Mahjoubi, Olivetti und Kirchain gehören Co-Autoren der Arbeiten MIT Postdoc Vineeth Venugopal, Ipek Bensu Manav SM ’21, PhD ’24; und stellvertretender Direktor von Cshub, Hessam Azarijafari.