Sztuczna inteligencja odkrywa 25 nowych magnesów, które zmniejszą zależność od pierwiastków ziem rzadkich w pojazdach elektrycznych

Inteligentniejszy sposób na poszukiwanie magnesów

Naukowcy z University of New Hampshire wykorzystali sztuczną inteligencję, aby zmierzyć się z jednym z najbardziej palących wyzwań współczesnego przemysłu: zakończeniem zależności od magnesów z pierwiastków ziem rzadkich, nad którymi dominują Chiny. Szkoląc modele uczenia maszynowego do autonomicznej analizy tysięcy artykułów naukowych, badacze stworzyli Northeast Materials Database – katalog 67 573 związków magnetycznych – i zidentyfikowali 25 wcześniej nieznanych materiałów, które zachowują magnetyzm w wysokich temperaturach.

Badanie, opublikowane w Nature Communications w październiku 2025 roku i prowadzone przez Sumana Itani, Yibo Zhanga i starszego fizyka Jiadonga Zanga, stanowi znaczący krok naprzód w nauce o materiałach. Projekt, finansowany przez Biuro Podstawowych Nauk Energetycznych Departamentu Energii USA, wykorzystał przetwarzanie języka naturalnego do wydobywania danych eksperymentalnych z literatury naukowej na skalę, której żaden ludzki zespół nie mógłby samodzielnie powtórzyć.

Dlaczego temperatura Curie jest decydującym testem

Kluczową właściwością, którą sztuczna inteligencja miała za zadanie przewidzieć, jest temperatura Curie – punkt, w którym materiał traci swoje właściwości magnetyczne pod wpływem ciepła. W przypadku silników elektrycznych w samochodach lub turbinach wiatrowych magnesy muszą pozostać stabilne w trudnych warunkach pracy. Większość potencjalnych materiałów nie przechodzi tego testu. 25 nowo zidentyfikowanych związków go zalicza, co czyni je realnymi kandydatami do zastosowań przemysłowych w świecie rzeczywistym.

„Przyspieszenie odkrywania zrównoważonych materiałów magnetycznych może zmniejszyć zależność od pierwiastków ziem rzadkich i obniżyć koszty pojazdów elektrycznych i systemów energii odnawialnej” – powiedział główny badacz Suman Itani.

System sztucznej inteligencji zawęża listę najbardziej obiecujących związków magnetycznych, na których należy skupić się w badaniach eksperymentalnych, radykalnie skracając czas badań i rozwoju w porównaniu z tradycyjnymi testami laboratoryjnymi metodą prób i błędów.

Geopolityczne stawki

Pilność tych badań nie wynika wyłącznie z pobudek naukowych. Chiny przetwarzają około 90% światowych pierwiastków ziem rzadkich i dominują w produkcji spiekanych magnesów trwałych – materiałów o krytycznym znaczeniu dla układów napędowych pojazdów elektrycznych, turbin wiatrowych, centrów danych i systemów obronnych. 4 kwietnia 2025 roku Pekin zaostrzył napięcia, wprowadzając wymogi dotyczące licencji eksportowych na siedem ciężkich pierwiastków ziem rzadkich, w tym dysproz i terb.

Konsekwencje były natychmiastowe. Ceny tlenku neodymu i prazeodymu wzrosły o prawie 40% w ciągu jednego miesiąca, a producenci samochodów, w tym Tesla, Ford i GM, starali się zabezpieczyć dostawy. Niektóre fabryki na krótko obniżyły wskaźniki wykorzystania mocy produkcyjnych, gdy łańcuch dostaw odczuł presję. Baza danych UNH oferuje strukturalną, długoterminową odpowiedź: wiele z 67 573 skatalogowanych materiałów w ogóle nie zawiera pierwiastków ziem rzadkich, otwierając potencjalne ścieżki do niedrogich, bezpiecznych geopolitycznie magnesów.

Szersza fala badań nad materiałami bez pierwiastków ziem rzadkich

Odkrycia UNH zbiegają się z szerszym wzrostem badań nad alternatywnymi magnesami. Na University of Minnesota fizyk Jian-Ping Wang opracował magnesy z azotku żelaza (Fe₁₆N₂), które dorównują wydajnością niektórym konwencjonalnym magnesom z pierwiastków ziem rzadkich. Jego startup, Niron Magnetics, zmierza w kierunku produkcji na skalę komercyjną przy użyciu istniejącego sprzętu przemysłowego – całkowicie omijając wyspecjalizowany, zdominowany przez Chiny łańcuch przetwarzania pierwiastków ziem rzadkich.

Rządy państw zachodnich jednocześnie ścigają się, aby zabezpieczyć alternatywne łańcuchy dostaw. Stany Zjednoczone zawarły krajowe umowy dotyczące przetwarzania z MP Materials, podczas gdy Unia Europejska inwestuje w zakłady separacji pierwiastków ziem rzadkich i buduje strategiczne zapasy w ramach ustawy o surowcach krytycznych.

Od bazy danych do hali fabrycznej

Przepaść między odkryciem laboratoryjnym a wdrożeniem przemysłowym pozostaje realna. 25 nowo zidentyfikowanych związków nadal wymaga szeroko zakrojonej walidacji eksperymentalnej, zanim będzie można je włączyć do produkcji silników. Niemniej jednak Northeast Materials Database zasadniczo skraca tę drogę – umożliwiając badaczom na całym świecie filtrowanie i ustalanie priorytetów najbardziej obiecujących kandydatów obliczeniowo, a nie poprzez lata praktycznych testów.

W miarę jak wyścig o elektryfikację transportu nabiera tempa, przełomy takie jak ten z UNH mogą okazać się równie istotne strategicznie, jak i eleganckie naukowo – przekształcając zarówno łańcuchy dostaw, jak i geopolitykę transformacji w kierunku czystej energii.