Команда вчених з Університету Суонсі та Королівського коледжу Лондона у співпраці з науковцями із Чилі використовують штучний інтелект аби розробити новий тип самовідновлюваного асфальту, який може самостійно «загоювати» тріщини без потреби в обслуговуванні або втручанні людини.
На думку команди вчених тріщини утворюються, коли бітум в асфальтовій суміші твердне через окислення, але точні процеси, що стоять за цим, до кінця не відомі. Дослідники знайшли спосіб запобігти утворенню тріщин і розробили методи «зшивання» асфальту, що дасть можливість будувати більш довговічні дороги.
Під час дослідження для вивчення органічних молекул у складних рідинах, таких як бітум, використовувався тип штучного інтелекту, відомий як машинне навчання. Команда вчених досліджувала окислення бітуму та утворення тріщин, для чого працювала зі ШІ для прискорення атомістичного моделювання. Вчені також працювали з Google Cloud для моделювання поведінки бітуму на комп’ютері.
Щоб зробити асфальт «самовідновлюваним», команда включила крихітні пористі матеріали, відомі як спори, які виробляються рослинами. Ці спори наповнені переробленими оліями, які вивільняються, коли асфальт починає тріскатися, допомагаючи повернути процес назад.
У лабораторних експериментах було показано, що цей вдосконалений асфальтовий матеріал повністю загоює мікротріщини на своїй поверхні менш ніж за годину.
«В рамках нашого міждисциплінарного дослідження ми об’єднали експертів у галузі будівництва, хімії та інформатики, поєднавши ці знання з найсучаснішими інструментами штучного інтелекту Google Cloud.
Використання відходів біомаси та штучного інтелекту виводить наші дослідження на передові рубежі інновацій у сфері сталої інфраструктури, сприяючи розвитку доріг з нульовим викидом вуглекислого газу та підвищеною довговічністю», – каже Доктор Хосе Норамбуена-Контрерас, старший викладач кафедри цивільного будівництва Університету Суонсі та експерт у галузі самовідновлюваного асфальту.
Значна частина викидів вуглецю від доріг пов’язана саме з виробництвом асфальту. Оскільки уряди багатьох країн дедалі більше приділяють увагу скороченню викидів вуглецю, розробка самовідновлюваних доріг та інноваційних бітумних матеріалів є напрочуд актуальним предметом для досліджень.
Попри те, що дослідження команди все ще перебувають на стадії розробки, вони мають величезний потенціал для покращення інфраструктури.
«У нашому дослідженні ми хочемо імітувати цілющі властивості, які спостерігаються в природі. Наприклад, коли дерево ріжуть, його рани природним чином загоюються з часом, використовуючи власну біологію. Створення асфальту, здатного до самовідновлення, збільшить довговічність доріг і зменшить потребу людей засипати вибоїни, – розповідає Доктор Франциско Мартін-Мартінес, експерт з обчислювальної хімії в Королівському коледжі Лондона. – У нашому новому асфальті ми також використовуємо стійкі матеріали, в тому числі відходи біомаси. Це зменшить нашу залежність від нафти та природних ресурсів. Відходи біомаси доступні на місцях і скрізь, і вони дешеві. Виробництво інфраструктурних матеріалів з місцевих ресурсів, таких як відходи, зменшує залежність від наявності нафти, що допомагає тим регіонам світу, які мають обмежений доступ до асфальту на нафтовій основі».
Поточні дослідження доктора Норамбуена-Контрерас щодо біологічних інкапсульованих розчинів для самовідновлення асфальту також включають створення капсул з біополімерів, отриманих з бурих водоростей та перероблених кулінарних олій, а також розробку омолоджувачів шляхом термічного перетворення шин, термін експлуатації яких закінчився.
Джерело: swansea.ac.uk