國際研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)一套人工智能系統(tǒng)，能夠?qū)⒔饘購U料直接轉(zhuǎn)化為高性能合金，無需添加原生金屬。該技術(shù)通過機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化成分與工藝，使回收材料的抗拉強(qiáng)度Zui高提升15.2%，同時(shí)降低約8.1%的制造成本。相關(guān)成果已發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》期刊。

傳統(tǒng)金屬回收面臨廢料成分不均、雜質(zhì)影響性能的難題。常規(guī)做法是加入原生金屬稀釋雜質(zhì)，但這會(huì)增加高能耗原材料消耗。上海交大、中國香港城市大學(xué)、華東理工大學(xué)、中南大學(xué)及馬普可持續(xù)材料研究所等機(jī)構(gòu)組成的團(tuán)隊(duì)提出新策略：不消除雜質(zhì)，而是設(shè)計(jì)能將其轉(zhuǎn)化為有益元素的“雜質(zhì)合金”。

該AI系統(tǒng)結(jié)合搜索算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，基于現(xiàn)有金屬成分、工藝參數(shù)及力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫進(jìn)行迭代學(xué)習(xí)。系統(tǒng)自動(dòng)提議不同配方并調(diào)整溫度與時(shí)間等參數(shù)，預(yù)測(cè)抗拉強(qiáng)度與延展性，篩選出Zui具潛力的候選方案供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。每次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都會(huì)反饋至模型，持續(xù)優(yōu)化后續(xù)設(shè)計(jì)，減少對(duì)傳統(tǒng)試錯(cuò)法的依賴。

研究團(tuán)隊(duì)以全球年產(chǎn)量約1.2億噸的球墨鑄鐵為驗(yàn)證對(duì)象。系統(tǒng)共提出17個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中14種在強(qiáng)度與延展性組合上表現(xiàn)優(yōu)異。部分配方在保持同等延展性的前提下，使抗拉強(qiáng)度提升達(dá)15.2%；另有配方在不顯著降低強(qiáng)度的情況下，將斷裂前伸長率提高至73.2%。兩項(xiàng)指標(biāo)分別對(duì)應(yīng)不同配方的獨(dú)立測(cè)試結(jié)果，并非所有合金同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙重突破。

在環(huán)境與經(jīng)濟(jì)層面，新工藝減少了為修正雜質(zhì)而添加原生金屬的需求，制造成本較傳統(tǒng)評(píng)估方法降低8.1%。由于原生金屬開采與冶煉能耗較高，該路線有助于工業(yè)降碳。不過，具體二氧化碳減排比例尚未統(tǒng)一設(shè)定，實(shí)際效益取決于廢料來源、熔煉能耗及工業(yè)化生產(chǎn)條件。

盡管目前僅在球墨鑄鐵上完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究人員認(rèn)為該方法可拓展至廢鋼、鋁合金及銅合金體系。這些材料在電機(jī)、電網(wǎng)、輕量化交通及可再生能源設(shè)施中應(yīng)用廣泛。向其他金屬體系的推廣仍需針對(duì)性實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，當(dāng)前球墨鑄鐵結(jié)果不可直接外推。

下一步計(jì)劃是將該設(shè)計(jì)與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及多智能體AI系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廢料批次差異下的配方自適應(yīng)調(diào)整。現(xiàn)階段該技術(shù)仍處于研發(fā)階段，尚未形成完全自主的商業(yè)化工業(yè)產(chǎn)線。

資料來源：EcoInventos；原文發(fā)布日期：2026-10-17。本文為資料編譯。