Исследователи из Сеульского национального университета применили искусственный интеллект для поиска новых бессвинцовых диэлектрических материалов. Такие вещества способны накапливать электрический заряд и используются при производстве многослойных керамических конденсаторов. Новые составы должны сохранять характеристики при высоких температурах, что важно для электроники, электромобилей и другой техники.
Команда под руководством профессора Хо Вон Чжана собрала сведения из 448 научных работ и сформировала базу из 1 202 записей. В нее вошли данные о составе материалов, условиях их получения и диэлектрических свойствах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Ученые использовали машинное обучение, учитывающее физические закономерности, а также извлекали информацию из текстов, таблиц и графиков научных публикаций. Затем система проанализировала около 150 млн виртуальных химических составов. После отбора по заданным параметрам осталось 37 наиболее перспективных вариантов.
Для лабораторной проверки специалисты выбрали 2 состава с добавлением олова в объеме 1% и 2%. При комнатной температуре их диэлектрическая проницаемость составила 3 422 и 3 307 соответственно. Оба образца также показали устойчивость характеристик при повышении температуры.
По данным авторов работы, небольшая добавка олова меняет структуру кристаллической решетки и повышает электрическую неоднородность материала на атомном уровне. Это позволяет улучшить температурную стабильность без заметного снижения способности накапливать энергию. Новые образцы соответствовали требованиям классов X5R, X6R и X7R для многослойных керамических конденсаторов.
Разработанный подход может применяться для поиска других функциональных оксидов, тонких пленок и электронных материалов. Авторы считают, что объединение разрозненных научных данных с машинным обучением ускоряет отбор составов, пригодных для последующего синтеза и испытаний. Проверенные бессвинцовые диэлектрики в перспективе могут использоваться в высокотемпературных электронных компонентах.