在可持续发展的紧迫需求下，Radboud大学的化学家正与企业合作，利用机器人和人工智能技术，加速从基于石油的材料向生物基材料的过渡。化学产品，如药物、塑料、肥皂和油漆，仍以化石原材料为主，但科学家们在“大化学”（Big Chemistry）计划中致力于寻找替代生物基材料的方法，为这一重大挑战提供解决方案。
Radboud大学物理有机化学教授威廉·哈克（Wilhelm Huck）指出，这种材料转型需要确保产品质量不受影响，同时深刻理解原材料在分子层面的特性与行为。他强调：“我们不仅需要优化单一分子的性能，还要研究混合物的行为。而借助我们的机器人和AI模型，这种探索能够大大加速。”
哈克教授进一步解释了转型面临的复杂性：“化学现象通常是非线性的。如果你了解一种分子的行为，将它与另一种分子组合时，并不会简单地得出两者的平均值。在许多情况下，分子间的相互作用将产生完全不可预测的结果。”这种原材料之间可能出现的多样化互动导致潜在组合数量呈指数增长。
例如，供应商提供的清洁产品、化妆品、油漆和涂层等材料成分可能有成千上万种，而这些成分可以以数百万种方式组合。为了高效预测这些混合物的性质，科学家们需要一个可靠的模型，并通过海量实验数据进行训练。
今年秋季，Radboud大学的大化学计划内的三个研究项目成功获得了国家增长基金（National Growth Fund）的资助，由威廉·哈克教授和化学家马蒂斯·马贝松（Mathijs Mabesoone）、彼得·科雷瓦尔（Peter Korevaar）共同领导，专注于生物基原材料在油漆、肥皂和聚合物等领域的特性研究。
彼得·科雷瓦尔教授与Van Wijhe Verf公司合作，研究用于油漆的生物基原材料。传统油漆部分仍基于石油，因为其必须满足防水等严格要求。对于油漆来说，除了耐水性，还需保证混合稳定性、清洗性能，以及适宜的稠度。“这些复杂特性要求海量实验数据，使我们能够设计基于生物基原材料的高性能油漆配方。”
马蒂斯·马贝松教授与Croda International公司合作，专注于肥皂混合物特性的研究。他表示：“纯肥皂溶液具有一定的清洁能力，但在混合肥皂中，这一性能有时在极低的浓度下突然增强，且这种非线性变化难以预测。通过大量测量和建立数据集，我们将训练模型以更精准地预测分子间互动。”
第三个研究项目聚焦于聚合物这一重要领域。聚合物通常以混合形式出现，理论计算需要详细的数据支持。该项目将与TNO和Van Loon Chemical Innovations (VLCI)等合作伙伴共同收集基础数据，通过AI模型提升对新型生物基聚合物的预测能力。
Radboud大学的科学家们正通过机器人技术生成独特且大量的实验数据。团队已率先采用小型机器人实验设备，这些机器人能够连续进行测试、混合与测量。“只需提供少量样本，机器人便能自动选择最佳样本进行研究，从而产生大量有价值的数据，”马贝松教授解释道。
关于此项研究如何惠及消费者，哈克教授表示：“如果我们不采取行动，未来某些产品可能会因成分的限制而停产。而成功完成这项研究后，消费者几乎不会察觉到变化，因为产品将保持其优异性能，甚至进一步提升。此外，这些产品将更频繁地实现可生物降解，从而为环境可持续发展做出重大贡献。”
借助机器人和AI技术，Radboud大学的研究正在开辟新的可能性，使科学家能够发现全新的材料特性，并为生物基产品的广泛应用铺平道路。这是一场结合技术与创新的重大变革，也对全球的可持续发展目标产生深远影响。
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科技直接惠及民生，这才是科研的最大意义！期待更多这样的研究成果，真心为科学家们点赞！
供应商都在关注环境可持续，看来真正的绿色生活离我们越来越近啦！
看来马蒂斯马贝松教授也是宝藏男孩，总是给我们带来新突破，期待更多的合作成果