麻省理工学院（MIT）与杜克年夜学的研究职员经由历程引入机械进修模子辨认的应力相应份子，乐成研制出抗扯破性更强的聚合物质料。
这项强化聚合物质料的新战略有望催生更耐用的塑料，从而削减塑料烧毁物。研究团队使用机械进修辨认出可添加至聚合物质料的交联剂份子，使其于扯破前能蒙受更高文使劲。这种交联剂属在机械力相应份子，能于机械力作用下转变外形或者其他特征。近日，相干研究发表在ACS Central Science。
AI助力开发新一代高韧性塑料。图源：MIT ?
“这些份子有助在制造于受力时更结实的聚合物。当施加压力时，质料不会开裂或者断裂，而是体现出更高的韧性。”MIT化学系教授Heather Kulik注释道。本研究发现的交联剂是二茂铁类含铁化合物，此前其机械力相应特征还没有被广泛摸索。单次机械力相应份子的试验评估需数周时间，但研究职员证实机械进修模子可显著加速该历程。
机械力相应份子能以怪异方式相应外力，通常经由历程转变颜色、结构或者其他特征实现。机械力相应份子的发现与表征通常需耗时试验或者盘算密集型份子模仿。今朝已经知的机械力相应份子多为有机化合物。新研究聚焦在具机械力相应潜力的二茂铁类份子，这种金属有机化合物以铁原子为中央，双侧为含碳环结构，可经由历程添加差异化学基团转变其化学与机械性能。
虽然部门二茂铁化合物已经被证明是良好的机械力相应份子，但年夜多数还没有评估。单次试验测试需数周，盘算模仿虽较快仍需数天。面临数千候选份子的评估使命，研究团队决议接纳神经收集加速筛选进程。
他们从剑桥结构数据库（含5000种已经合成二茂铁化合物）起步。研究团队先对于400种化合物举行盘算模仿，量化份子内原子疏散所需作使劲，寻觅易断裂的弱键份子以增强质料抗扯破性。随后基在这些数据与份子结构信息练习机械进修模子，乐成推测了数据库中残剩4500种化合物和7000种近似重组份子的机械力相应阈值。
研究发现两个要害特性可晋升抗扯破性：一是二茂铁环附着基团间的相互作用；二是双环毗连概略积份子可增强外力相应断裂几率。Kulik指出：“后者是化学家没法预先推测的倾金年金字招牌(jinnian)诚信至上-覆性发现，彻底依靠人工智能的洞察力。”
于筛选出约100种候选份子后，试验室合成为了包罗m-TMS-Fc交联剂的聚丙烯酸酯塑料。力学测试显示：接纳弱交联剂m-TMS-Fc的聚合物抗扯破强度因此尺度二茂铁为交联剂的4倍。
“这具备庞大意义：若能使塑料制品更坚韧，其利用寿命将延伸，持久来看可削减塑料产量与烧毁物堆集。”麻省理工学院博士后Ilia Kevlishvili夸大。
相干论文信息：https://doi.org/10.1021/acscentsci.5c00707
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