Корпорация IBM решила использовать свои ресурсы не только для создания облачных сервисов и связанных с ними продуктов. На днях стало известно о том, что специалисты компании смогли разработать современный способ получения нужных человеку химических соединений, назвав его «вычислительной химией». В идеале ученые хотят добиться возможности получить химическое соединение, свойства которого задаются заранее. Сейчас ведется активная работа в этом направлении, а новый метод уже помог создать полимер нового типа — он крепче, чем кость человека, самовосстанавливается, плюс его можно без проблем перерабатывать.

Технология появилась в результате комбинирования элементов материаловедения и возможностей когнитивной системы IBM. Так и была разработана «вычислительная химия», позволяющая ускорить разработку новых материалов с одновременным моделированием реакций, приводящих к созданию соединения с заранее заданными свойствами.

«Несмотря на то, что современная промышленная химия преуспела в создании высокоэффективных соединений, процесс проектирования и разработки таких материалов все же не является совершенным», — говорит Джеймс Хедрик, представитель команды IBM Research. «Теперь мы можем предсказать, как молекулы будут реагировать с тем либо иным веществом, и создавать новые полимеры с моделированием исходных свойств», — продолжает ученый.

Обычно новые соединения разрабатываются методом проб и ошибок. Ученые, создавая что-либо, затем проверяют свойства нового материала в лаборатории. Результаты тестов используются для нового этапа разработки. И таких циклов может быть достаточно много. В случае же «вычислительной химии» значительно сокращается число циклов разработки, экономится время ученых, ресурсы и финансовые средства.

При этом «вычислительная химия» может помочь не только разрабатывать полимеры, но и ускорить прогресс в такой важной сфере, как полупроводниковая промышленность. Здесь также ожидается ускорение производственных процессов и сокращение издержек. Что касается новых полимеров, то здесь можно ожидать появления более дешевых и прочных материалов, которые можно полностью перерабатывать в случае необходимости. Даже существующие полимеры можно улучшать, совершенствуя их структуру. В результате полимер становится на 50% более прочным и легким — во всяком случае, именно это говорят ученые.

Ограничения

У полимеров много ограничений в плане сферы использования. Очень многие материалы такого типа несовместимы с высокими/низкими температурами, другими веществами и т.п.

Кроме того, во многих случаях полимеры не поддаются переработке. Их нельзя подвергать воздействию высокой температуры и некоторым другим процессам. В результате многие из них заканчивают свой путь на свалках токсичных отходов.

Открытие IBM, как уже говорилось выше, позволяет задавать желаемые свойства материала. И как пример, может быть установлена совместимость с процессом переработки.

Настраиваемый процесс

Полимеры (во всяком случае большинство) создаются в реакциях конденсации, где молекулы соединяются в длинные цепочки. При этом уходят малые молекулы побочных продуктов, например, воды или спирта.



Процесс создания полимера очень гибкий, и его можно настраивать, добавляя или убирая факторы вроде высокой/низкой температуры, давления, влажности и т.п. В результате специалисты добиваются получения полимеров с различными свойствами.

Самовосстановление

Вероятно, одно из наиболее желанных качеств полимера — это его способность к самовосстановлению. При физическом повреждении полимера связи между молекулами начинают постепенно восстанавливаться, и повреждение «заживает».

Полимеры такого рода могут использоваться в качестве наполнителей/клеевых материалов. По словам специалистов, создавать можно как твердые полимеры, так и полимеры в виде гелей.