麻省理工与杜克大学的化学家们，巧妙地利用一种能响应外力的特殊分子，成功开发出抗撕裂性能更强的塑料新材料。
NEHA MEHRA
2025年8月5日
在制造更耐用塑料的探索道路上，麻省理工学院和杜克大学的科学家们，最近取得了一项意义重大的突破。
他们借助人工智能的力量，找到了一种新方法，可以制造出更不容易被撕裂的聚合物材料。这项成果有望从源头上减少塑料垃圾的产生。
寻找特殊的减震分子
这个由麻省理工学院 Heather Kulik 教授领导的团队，运用机器学习技术，去寻找一种被称为「力响应分子」的特殊成员。
当这些分子被加入到塑料中，就像给材料内置了无数个微型减震器，让它在断裂前能承受住更大的力量。
““这类分子能让塑料在受力时变得更强，” Kulik 教授解释说，“你对它施加压力，它不但不会轻易开裂，反而会展现出超乎寻常的韧性。”
二茂铁：被AI相中的潜力股
科学家们将目光锁定在一类叫做二茂铁的化合物上。它的分子结构很特别，一个铁原子被夹在两个碳环中间，像个三明治。
虽然过去人们知道少数几种二茂铁有这种特性，但海量的同类分子，其潜力还远远没有被发掘。
为了从成千上万的候选对象中快速筛选，研究团队专门开发并训练了一个神经网络模型。
这个人工智能系统学习了约 400 种二茂铁的结构和力学数据后，举一反三，高效地预测了另外超过 11,000 种分子的性能，极大地缩短了研究周期。
AI带来的意外发现
人工智能的分析揭示了两个能提升塑料韧性的关键点：
一个是连接在二茂铁环上的不同化学小基团，它们之间会相互作用。 另一个则是在两个碳环上，都连接上一种体积很大的分子。
非常有意思的是，第二个发现完全出乎意料。如果单靠人类化学家的直觉和经验，很可能会错过这个重要的洞见。
性能提升四倍的验证
为了验证 AI 的预测是否靠谱，团队在实验室里合成了一种新材料，它用上了 AI 筛选出的明星分子 m-TMS-Fc。
实验结果令人振奋：这种新型聚合物的韧性，是传统工艺制造出的同类产品的整整 4 倍。
“该研究的第一作者 Ilia Kevlishvili 说：“想一想我们每天在用的塑料，还有堆积如山的塑料垃圾。如果材料本身更耐用，使用寿命更长，那么长远来看，我们就能减少塑料的生产总量。”
超越坚韧，探索更多可能
目前，研究人员正进一步挖掘机器学习的潜力，希望能找到具备更多神奇特性的力响应分子。
比如，在受力时会变色，或被激活出催化能力。
这些特性将为研发新型的应力传感器、智能可控的催化剂，乃至药物递送等前沿生物医学应用，打开一扇全新的大门。
结语
这项由美国国家科学基金会支持的研究，生动地展示了当人工智能与材料科学强强联合时，能爆发出多么巨大的能量来应对严峻的环境问题。
通过创造更强韧、更长寿的塑料，这些研究者们，正带领我们向一个更可持续的未来，迈出坚实的一步。
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