Elektromotoren, die nicht mehr auf teure und seltene Rohstoffe angewiesen sind, sondern auf „saubere“ Magnete. Ein schöner Film. Oder ist es Realität? Fragen MagNex, der Magnet ohne Seltene Erden in nur 3 Monaten entwickelt von einem britischen Startup, Materialien Nexus, unter Verwendung einer hochmodernen KI-Plattform. Ein technologischer Durchbruch, der verspricht, die Energiewende hin zu einer nachhaltigeren und wirtschaftlicheren Zukunft zu beschleunigen und neue Grenzen für das Materialdesign zu eröffnen. Werfen wir einen Blick darauf, es ist eine Erkenntnis, die die Art und Weise, wie wir unsere Motoren und unseren Planeten antreiben, für immer verändern könnte.
Das Problem der Seltenen Erden
Um den revolutionären Umfang von MagNex vollständig zu verstehen, gehen wir zunächst einen Schritt zurück, um den Kontext zu verstehen. In den letzten Jahren hat der Wettlauf um die Energiewende ein entscheidendes Problem deutlich gemacht: die Abhängigkeit grüner Technologien wie Elektrofahrzeuge und Windkraftanlagen Seltene Länder. Diese Elemente sind, trotz des Namens, in der Natur gar nicht so selten. Ihre Gewinnung und Verarbeitung ist jedoch schwierig und kostspielig. Darüber hinaus sind sie auf wenige Länder konzentriert, die häufig geopolitisch instabil sind oder den Menschenrechten und der Umwelt kaum Beachtung schenken. Denken Sie das einfach China kontrolliert über 80 % des weltweiten Marktes für seltene Erden. mit allen damit verbundenen Risiken für die Versorgungssicherheit und sozialen und ökologischen Auswirkungen im Zusammenhang mit der Förderung.
Es ist kein Zufall, dass Unternehmen wie Tesla verzweifelt nach Alternativen zu Seltenen Erden für ihre Elektromotoren suchen, da sie sich bewusst sind, dass die Abhängigkeit von diesen Materialien einen Engpass für die großflächige Verbreitung nachhaltiger Mobilität darstellt. Aber um gute Lösungen zu finden, braucht es Zeit, Ressourcen und eine gehörige Portion Glück. Zumindest bis jetzt.
Künstliche Intelligenz im Dienste der Materialien
Dank der neuesten, außergewöhnlichen Fortschritte im Bereich des maschinellen Lernens und der Deep-Learning-Techniken sind Algorithmen nun in der Lage, systematisch zu erforschen und sehr schnell den grenzenlosen „Raum der Materialien“ und identifiziert Kombinationen von Elementen und Strukturen mit optimalen Eigenschaften für spezifische Anwendungen.
Genau das hat die von Materials Nexus entwickelte KI-Plattform getan. Ausgehend von einer Datenbank mit über 48.000 bekannten MaterialienDas System hat sich Millionen neuer möglicher Kombinationen „vorgestellt“ und die vielversprechendsten auf der Grundlage von Kriterien wie strukturelle Stabilität, magnetische Eigenschaften sowie ökologische und wirtschaftliche Nachhaltigkeit ausgewählt. Das Ergebnis? MagNex, ein Hochleistungs-Permanentmagnet völlig frei von Seltenen Erden, in nur 3 Monaten Arbeit erreicht. Eine Rekordzeit, wenn man bedenkt, dass mit traditionellen Methoden des Experimentierens und Entwickelns Es hätte Jahrzehnte gedauert, um ein ähnliches Ergebnis zu erzielen.
Aber es ist nicht nur eine Frage der Geschwindigkeit. Durch den KI-basierten Ansatz lassen sich zudem Materialien effizienter und gezielter optimieren und so Kosten und Abfall reduzieren. Laut Materials Nexus, MagNex kann mit einer Materialkostenersparnis von 80 % und einer Reduzierung des CO70-Ausstoßes um 2 % hergestellt werden im Vergleich zu allen derzeit auf dem Markt erhältlichen Seltenerdmagneten.
Magnet ohne Seltene Erden, für Motoren und mehr
Die Auswirkungen dieser Innovation gehen weit über den Bereich der Elektromotoren hinaus. Permanentmagnete sind Schlüsselkomponenten in einer Vielzahl von Technologien, von Windkraftanlagen über Magnetresonanztomographiesysteme bis hin zu Computerfestplatten und Lautsprechern. Die Verfügbarkeit billigerer, nachhaltigerer und leistungsfähigerer Magnete könnte die Verbreitung dieser Technologien entscheidend vorantreiben und den Übergang zu einer kohlenstoffarmen und digitalen Wirtschaft beschleunigen. Ganz zu schweigen davon, dass der KI-basierte Ansatz auf andere Klassen strategischer Materialien wie Halbleiter oder Supraleiter ausgeweitet werden könnte.
Es ist kein Zufall, dass fast zeitgleich mit der Ankündigung von MagNex ein Team britischer und japanischer Forscher KI nutzte, um einen supraleitenden Magneten auf Eisenbasis zu entwickeln, ein weiteres Material, das als entscheidend für die Zukunft sauberer Energie und fortschrittlicher Elektronik gilt. Ich verlinke die Studie hier. Kurz gesagt, wir erleben eine echte Revolution in der Werkstofftechnik, die durch den außergewöhnlichen Fortschritt der künstlichen Intelligenz ermöglicht wird. Eine Revolution, die die Art und Weise, wie wir die Objekte um uns herum entwerfen und produzieren, radikal verändern und sie effizienter, nachhaltiger und zugänglicher machen könnte.
Jenseits des Magneten: Herausforderungen und Chancen einer „materiellen“ Zukunft
Wie jede technologische Revolution bringt auch die der „intelligenten“ Materialien Herausforderungen und Fragen mit sich. Da fallen mir ein paar ein:
Erstens: Wie sehr können wir den Vorhersagen von KI-Algorithmen vertrauen? Zweitens, wie stellt man sicher, dass neue Materialien verwendet werden? sind sicher und kompatibel mit der Umwelt und der menschlichen Gesundheit? Dann ist da noch das Problemsozioökonomische Auswirkungen dieser Innovationen. Während einerseits die Verringerung der Abhängigkeit von Seltenen Erden einige geopolitische und ökologische Probleme im Zusammenhang mit deren Gewinnung lindern könnte, könnte sie andererseits ganze Produktionsketten und lokale Gemeinschaften, die von diesem Geschäft abhängig sind, in eine Krise stürzen. Schließlich sollte das Risiko nicht unterschätzt werden, dass der massive Einsatz von KI bei der Entdeckung neuer Materialien das Risiko erhöhen könnte Es besteht eine Kluft zwischen denen, die Zugang zu diesen Technologien haben, und denen, die davon ausgeschlossen sind, wodurch neue Formen der Ungleichheit und Konzentration wirtschaftlicher und technologischer Macht entstehen.
Das sind komplexe Themen, die wir nicht ignorieren können. Dank der Begegnung zwischen künstlicher Intelligenz und Materialwissenschaft entsteht eine neue Art, unsere Beziehung zur Technologie und den Ressourcen des Planeten zu konzipieren. Es muss sich der biophysikalischen Grenzen der Erde und der Bedürfnisse künftiger Generationen bewusster, effizienter und respektvoller sein. Wenn wir es mit Bedacht aufbauen, sind in dieser Zukunft nur wenige Dinge unmöglich. Nicht einmal eine Handvoll Bits werden in einen revolutionären Magneten verwandelt, der die Welt verändern kann.
