Una delle grandi sfide per la scienza dei materiali è la progettazione e la scoperta di nuovi materiali che affrontino priorità globali come Net Zero.
In un articolo pubblicato sulla rivista Scienza, ricercatori dell’Università di Liverpool hanno scoperto un materiale solido che conduce rapidamente gli ioni di litio. Tali elettroliti di litio sono componenti essenziali nelle batterie ricaricabili che alimentano i veicoli elettrici e molti dispositivi elettronici.
Composto da elementi non tossici presenti sulla terra, il nuovo materiale ha una conduttività degli ioni di litio sufficientemente elevata da sostituire gli elettroliti liquidi nell’attuale tecnologia delle batterie agli ioni di litio, migliorando la sicurezza e la capacità energetica.
Utilizzando un approccio scientifico trasformativo per progettare il materiale, il team di ricerca interdisciplinare dell’Università ha sintetizzato il materiale in laboratorio, ne ha determinato la struttura (la disposizione degli atomi nello spazio) e l’ha dimostrato in una cella di batteria.
Il nuovo materiale fa parte di un numero molto limitato di materiali solidi che raggiungono una conduttività degli ioni di litio sufficientemente elevata da sostituire gli elettroliti liquidi e funziona in un modo nuovo grazie alla sua struttura.
La sua scoperta è stata ottenuta attraverso un flusso di lavoro computazionale e sperimentale collaborativo che ha utilizzato calcoli basati sull’intelligenza artificiale e sulla fisica per supportare le decisioni prese dagli esperti di chimica dell’Università.
Il nuovo materiale fornisce una piattaforma per l’ottimizzazione della chimica per migliorare ulteriormente le proprietà del materiale stesso e per identificare altri materiali sulla base delle nuove conoscenze fornite dallo studio.
Il professor Matt Rosseinsky, del Dipartimento di Chimica dell’Università di Liverpool, ha dichiarato: “Questa ricerca dimostra la progettazione e la scoperta di un materiale che è allo stesso tempo nuovo e funzionale. La struttura di questo materiale cambia la precedente comprensione di cosa sia un materiale a stato solido ad alte prestazioni”. l’elettrolita assomiglia.
“In particolare, i solidi con molti ambienti diversi per gli ioni mobili possono funzionare molto bene, non solo il piccolo numero di solidi in cui esiste una gamma molto ristretta di ambienti ionici. Ciò apre notevolmente lo spazio chimico disponibile per ulteriori scoperte.
Rapporti recenti e copertura mediatica annunciano l’uso di strumenti di intelligenza artificiale per trovare materiali potenzialmente nuovi. In questi casi, gli strumenti di intelligenza artificiale funzionano in modo indipendente e quindi è probabile che ricreino ciò su cui sono stati addestrati in vari modi, generando materiali che possono essere molto simili a quelli conosciuti.
“Questo documento di ricerca dimostra che l’intelligenza artificiale e i computer guidati da esperti possono affrontare il complesso problema della scoperta dei materiali nel mondo reale, dove cerchiamo differenze significative nella composizione e nella struttura il cui impatto sulle proprietà viene valutato in base alla comprensione.”
“Il nostro approccio progettuale dirompente offre una nuova strada alla scoperta di questi e altri materiali ad alte prestazioni che si basano sul rapido movimento degli ioni nei solidi”.
Lo studio intrapreso è stato uno sforzo congiunto tra ricercatori del Dipartimento di Chimica dell’Università di Liverpool, della Materials Innovation Factory, del Leverhulme Research Centre for Functional Materials Design, dello Stephenson Institute for Renewable Energy, dell’Albert Crewe Centre e della School of Engineering.
Il lavoro è stato finanziato dall’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), dal Leverhulme Trust e dalla Faraday Institution.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
