AI tạo ra bê tông hút carbon bền chắc hàng trăm năm

[sunshine1104]

Mô hình Allegro-FM của Đại học Southern California (USC) cho phép các nhà khoa học thử loạt công thức, tạo ra bê tông thông minh, bền chắc, mà không cần quá trình tốn kém trong phòng thí nghiệm.


Mô hình AI của nhóm nghiên cứu đến từ USC giúp tạo ra loại bê tông thông minh hấp thụ CO2 và có thể tồn tại hàng trăm năm. Ảnh: Securities.io

Mô hình AI do giáo sư Aiichiro Nakano và Ken-Ichi Nomura, Trường Kỹ thuật USC Viterbi, có khả năng bắt chước hành vi của 4 tỷ nguyên tử cùng lúc. Công cụ mang tên Allegro-FM có thể giúp tạo ra thế hệ bê tông thông minh mới bền chắc, tồn tại lâu dài và hấp thụ carbon dioxide thay vì thải khí.

Allegro-FM cho phép nhà khoa học thử nghiệm ảo các thành phần phân tử khác nhau, đẩy nhanh phát hiện công thức tự gia cố và thu giữ carbon mà không cần trải qua quá trình mày mò tốn kém trong phòng thí nghiệm. Nakano giải thích các mô phỏng của mô hình cho thấy có thể thu giữ CO₂ thải ra trong quá trình sản xuất xi măng vào chính bê tông, biến nó thành bê tông trung hòa carbon.


Nhóm nghiên cứu đã mô hình bằng siêu máy tính Aurora tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, ở quy mô lớn gấp gần 1.000 lần so với mô hình thông thường. Kết quả nghiên cứu công bố hôm 20/7 trên tạp chí Physical Chemistry Letters.

"Bê tông là một vật liệu rất phức tạp, gồm nhiều nguyên tố, giai đoạn và giao diện khác nhau", Nomura nói. "Vì vậy, trước đây, chúng tôi không có cách nào để mô phỏng hiện tượng liên quan đến vật liệu bê tông. Nhưng bây giờ, chúng tôi có thể sử dụng Allegro-FM để mô phỏng thuộc tính cơ học và cấu trúc".

Bước nhảy vọt lớn ở sức mạnh tính toán giúp nhóm nghiên cứu hiểu rõ cách nguyên tử tương tác ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của bê tông, bao gồm khả năng chống cháy và phân rã cấu trúc lâu dài. Trong khi bê tông hiện đại thường xuống cấp sau khoảng 100 năm, các nhà nghiên cứu cho biết tích hợp CO₂ có thể tạo ra lớp carbonate làm tăng cường giúp vật liệu bền chắc hơn, thậm chí có thể sánh ngang với độ bền của bê tông La Mã cổ đại đã tồn tại hàng thiên niên kỷ.

Điều khiến Allegro-FM đặc biệt hữu dụng là khả năng dự đoán cách các nguyên tử tương tác mà không cần dựa vào phương trình cụ thể của từng nguyên tố. Allegro-FM có thể mô phỏng những hành vi đó với độ chính xác và hiệu quả đáng kinh ngạc.

Hệ thống này rất linh hoạt, có thể lập mô hình 89 nguyên tố hóa học, hứa hẹn nhiều ứng dụng ngoài bê tông. Các ứng dụng tiềm năng trải dài từ vật liệu lưu trữ carbon và sản xuất pin đến phát triển thuốc mới và thiết bị y sinh. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu hiện nay tập trung vào việc cách mạng vật liệu xây dựng. Họ sẽ tiếp tục nghiên cứu loại bê tông mới, tạo ra các dạng hình học và bề mặt phức tạp hơn.