(Ảnh: Getty Images/Mark Tỏi/Thư viện ảnh Khoa học)
Trong một nghiên cứu gần đây, tiềm năng của trí tuệ nhân tạo đã được khai thác để phát triển nam châm vĩnh cửu siêu mạnh với chất siêu dẫn gốc sắt.
Khả năng của nam châm siêu dẫn
MỘT nam châm siêu dẫn là một nam châm điện có thể tạo ra từ trường ổn định, rất mạnh và không phụ thuộc vào nguồn điện lớn. Chúng có tiềm năng được sử dụng trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như máy MRI cần từ trường mạnh để tạo ra hình ảnh 3D rõ ràng của mô mềm. Chúng cũng có thể được khai thác cho thế hệ vận tải tiếp theo, như tàu điện từ.
Tuy nhiên, các chất siêu dẫn được sử dụng hiện nay hầu hết đều ở dạng cuộn dây lớn bằng hợp kim Nb-Sn siêu dẫn. Điều này có nghĩa là công nghệ cần các thành phần truyền thống thường đắt tiền.
Những loại chất siêu dẫn như vậy được sử dụng ở dạng khối và có thể mất vài tuần để chế tạo. Để sử dụng chúng, các thiết bị cần phải phù hợp với kích thước này, dẫn đến ứng dụng bị hạn chế.
Chất siêu dẫn nhiệt độ cao gốc sắt có thể dùng làm vật liệu trong nam châm siêu mạnh thế hệ tiếp theo vì đặc tính cấu trúc liên kết và siêu dẫn vượt trội của chúng. Tuy nhiên, chúng có đặc tính siêu dẫn cao độc đáo với độ dài kết hợp ngắn.
Tạo ra nam châm có độ bền và độ ổn định vượt trội
Trong một thời gian gần đây học, một nhóm chuyên gia từ King’s College London đã phát triển một nam châm siêu dẫn làm bằng sắt mạnh mẽ và chi phí thấp sử dụng trí tuệ nhân tạo. Điều này mở ra khả năng sử dụng rộng rãi và giá cả phải chăng của công nghệ.
Được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Mark D. Ainslie, nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ máy học để tạo ra giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí và có thể mở rộng. Họ tập trung vào sắt vì nó dễ gia công hơn, có khả năng mở ra khả năng cho các thiết bị có trọng lượng nhỏ hơn và nhẹ hơn.
Theo Tiến sĩ Ainslie, nam châm siêu dẫn có thể là nền tảng của quá trình sản xuất trong tương lai. Chúng không chỉ hữu ích trong việc chụp ảnh ung thư bằng máy MRI mà còn rất quan trọng đối với phản ứng tổng hợp hạt nhân và máy bay điện.
Chất siêu dẫn gốc sắt đầu tiên đã được phát triển thành công cách đây hơn một thập kỷ. Tuy nhiên, từ trường mà chúng tạo ra không đủ mạnh hoặc đủ ổn định để ứng dụng rộng rãi.
Trong nghiên cứu mới này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một hệ thống máy học mới được gọi là BOXVIA. Nó phát hiện các mẫu giúp nâng cao hiệu suất và tinh chỉnh các thay đổi về thông số để giúp đưa ra thiết kế tốt nhất.
Thông thường phải mất hàng tháng để tạo ra mỗi nam châm và đánh giá các đặc tính của nó để phù hợp với các tình huống khác nhau. Trong hệ thống mới, thời gian đã được rút ngắn đáng kể.
Máy MRI được biết đến là loại máy có yêu cầu nghiêm ngặt để tạo ra nam châm có độ bền và độ ổn định. Lần đầu tiên, những yêu cầu này đã được đáp ứng bởi nguyên mẫu của chất siêu dẫn số lượng lớn dựa trên sắt đầu tiên. Bằng cách giảm nhu cầu về số lượng lớn dây siêu dẫn, có thể tạo ra các máy MRI với các bộ phận nhỏ hơn có thể triển khai tại văn phòng của bác sĩ đa khoa.
Cấu trúc của các mẫu do trí tuệ nhân tạo tạo ra khác với các phiên bản hiệu suất cao do con người tạo ra. Các mẫu do AI tạo ra có nhiều kích cỡ tinh thể sắt khác nhau, trong khi các mẫu truyền thống có cấu trúc đồng nhất thuận lợi cho các nhà nghiên cứu.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu có kế hoạch khám phá xem cấu trúc nano đóng vai trò quan trọng như thế nào trong các đặc tính siêu dẫn vượt trội. Điều này có thể dẫn đến những thiết bị từ tính thậm chí còn mạnh hơn nữa trong tương lai.
Nguồn ScienceTimes