Durante semanas, la pizarra en el laboratorio estaba llena de garabatos, diagramas y fórmulas químicas. Un equipo de investigación en todo el Comunidad Olivetti y el MIT Concrete Sostenity Hub (CSHUB) estaba funcionando intensamente en un problema esencia: ¿Cómo podemos sujetar la cantidad de cemento en concreto para administrar costos y emisiones?
La pregunta ciertamente no era nueva; Materiales como las cenizas volantes, un subproducto de la producción de carbón, y la escoria, un subproducto de la creación de hoja, se han utilizado durante mucho tiempo para reemplazar parte del cemento en mezclas de concreto. Sin requisa, la demanda de estos productos está superando a la ofrecimiento a medida que la industria sondeo sujetar sus impactos climáticos al expandir su uso, haciendo que la búsqueda de alternativas sea urgente. El desafío que descubrió el equipo no era la errata de candidatos; El problema era que había demasiados para clasificar.
El 17 de mayo, el equipo, dirigido por Postdoc Soroush Mahjoubi, publicó un llegada destapado papel en la naturaleza Materiales de comunicación describiendo su opción. «Nos dimos cuenta de que AI era la esencia para avanzar», señala Mahjoubi. «Hay tantos datos sobre materiales potenciales: cientos de miles de páginas de humanidades científica. ¡Ordenarlos habría tomado muchas vidas de trabajo, momento en el cual se habrían descubierto más materiales!»
Con modelos de idiomas grandes, como los chatbots, muchos de nosotros usamos a diario, el equipo construyó un entorno de enseñanza espontáneo que evalúa y clasifica materiales candidatos en función de sus propiedades físicas y químicas.
«Primero, hay reactividad hidráulica. La razón por la que el concreto es cachas es ese cemento, el ‘pegamento’ que lo mantiene unido, se endurece cuando se expone al agua. Entonces, si reemplazamos este pegamento, debemos asegurarnos de que el sustituto reaccione de guisa similar», explica Mahjoubi. «En segundo extensión, hay pozzolanicidad. Esto es cuando un material reacciona con hidróxido de calcio, un subproducto creado cuando el cemento se encuentra con agua, para que el concreto sea más duro y cachas con el tiempo. Necesitamos equilibrar los materiales hidráulicos y puzolánicos en la mezcla para que el concreto funcione en su mejor momento».
Analizando la humanidades científica y más de 1 millón de muestras de roca, el equipo utilizó el entorno para clasificar los materiales candidatos en 19 tipos, desde biomasa hasta subproductos mineros y materiales de construcción demolidos. Mahjoubi y su equipo descubrieron que los materiales adecuados estaban disponibles a nivel mundial, y, más impresionantemente, muchos podrían incorporarse en mezclas de concreto simplemente moliendolos. Esto significa que es posible extraer emisiones y ahorros de costos sin mucho procesamiento adicional.
«Algunos de los materiales más interesantes que podrían reemplazar una porción de cemento son la cerámica», señala Mahjoubi. «Azulejos viejos, ladrillos, cerámica: todos estos materiales pueden tener inscripción reactividad. Eso es poco que hemos observado en el antiguo concreto romano, donde se agregaron cerámica para ayudar a las estructuras impermeables. He tenido muchas conversaciones interesantes sobre esto con el profesor admirado Masic, que lidera muchos de los antiguos estudios de concreto aquí en MIT».
El potencial de los materiales cotidianos como la cerámica y los materiales industriales como los relaves de las minas es un ejemplo de cómo materiales como el concreto pueden ayudar a permitir una capital circular. Al identificar y reutilizar materiales que de otro modo terminarían en vertederos, los investigadores y la industria pueden ayudar a dar a estos materiales una segunda vida como parte de nuestros edificios e infraestructura.
Mirando en dirección a el futuro, el equipo de investigación planea poner al día el entorno para que sea capaz de evaluar aún más materiales, al tiempo que validan experimentalmente algunos de los mejores candidatos. «Las herramientas de IA han llegado a esta investigación en poco tiempo, y estamos entusiasmados de ver cómo los últimos desarrollos en modelos de idiomas grandes permiten los próximos pasos», dice la profesora Elsa Olivetti, autora senior del trabajo y miembro del Área de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT. Ella se desempeña como directora de representación del Plan Climático del MIT, investigadora principal de CSHUB y líder del Comunidad Olivetti.
«El concreto es la columna vertebral del entorno construido», dice Randolph Kirchain, coautor y director de CSHUB. “Al aplicar la ciencia de datos y las herramientas de IA al diseño de materiales, esperamos apoyar los esfuerzos de la industria para construir de guisa más sostenible, sin comprometer la fuerza, la seguridad o la durabilidad.
Por otra parte de Mahjoubi, Olivetti y Kirchain, los coautores del trabajo incluyen MIT Postdoc Vineeth Venugopal, Ipek Bensu Manav SM ’21, PhD ’24; y el subdirector de CSHUB Hessam Azarijafari.
Esta investigación se realizó a través del centro de sostenibilidad de concreto MIT, que es apoyado por la Fundación de Avance de Concreto. Este trabajo igualmente recibió fondos del laboratorio MIT-IBM Watson AI.