Les startups israéliennes cherchent à découvrir des matériaux pour le monde de demain

Un scientifique dans un laboratoire de Milan examine ce qui ressemble à un morceau de plexiglas ordinaire, passant une main gantée le long de son bord. Mais si l’équipe de cette startup italienne est sur la bonne voie, cette feuille de plastique semi-transparente teintée de brun pourrait devenir une vitre de gratte-ciel produisant de l’électricité à partir de la lumière du soleil.

L’idée d’utiliser le verre pour produire de l’énergie existe depuis un certain temps, mais la start-up israélienne Materials Zone travaille avec des collègues de Glass to Power à Milan pour trouver la combinaison précise de minuscules nanoparticules à intégrer dans le plastique pour faire de ce rêve une réalité, production de fenêtres pour immeubles de grande hauteur qui produisent de l’électricité à partir du soleil.

«Cela permettra aux gratte-ciel du monde d’utiliser les surfaces verticales de leurs bâtiments pour créer de l’énergie, ce qui rendra les villes beaucoup plus vertes», déclare Sergio Brovelli, président du comité scientifique de Glass to Power et professeur à l’université de Milan-Bicocca. Mais d’abord, les scientifiques doivent examiner une grande quantité de données d’expériences pour déterminer la composition exacte du nouveau matériau générateur d’énergie.

«Chaque fois que nous ajustons ou modifions une petite chose, nous devons à nouveau examiner les performances du matériau et la corrélation entre les performances réelles et les performances requises, et en gros, ce sont des tonnes de données à enregistrer et à analyser», explique Brovelli, soulignant l’un des plus grands défis dans le domaine de la science des matériaux, qui utilise la chimie, la physique et l’ingénierie pour développer des matériaux nouveaux et innovants.

La science nécessaire à Glass to Power et à bien d’autres peut désormais évoluer beaucoup plus rapidement grâce à la plate-forme Materials Zone, qui utilise l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle pour collecter et analyser les résultats de plusieurs expériences de laboratoire, permettant une recherche guidée et guidée par les données.

«Si nous n’avions pas cet outil de Materials Zone, nous aurions besoin de plus de personnes et de plus de temps pour faire notre travail», déclare Brovelli. «Cette plate-forme nous aide à faire avancer notre projet actuel et sera essentielle pour nous permettre d’étendre nos solutions à d’autres domaines, y compris la fabrication de meilleures machines à rayons X, de voitures autonomes plus sûres et de serres qui donnent aux plantes exactement la quantité de lumière. ils ont besoin. »

Des produits révolutionnaires comme ceux-ci dépendent tous de nouveaux matériaux.

«Une grande partie de l’avenir de l’innovation dépend des percées dans la science des matériaux», déclare Jon Medved, PDG de OurCrowd, une plate-forme d’investissement en actions basée à Jérusalem qui investit actuellement dans Materials Zone.

La création de nouveaux matériaux nécessite d’innombrables heures de recherche en laboratoire qui produisent des rames de données, qui doivent être suivies et analysées afin de passer à l’étape suivante, avec de nombreuses autres expériences pour trouver la combinaison parfaite d’ingrédients.

«Il faut des années pour découvrir de nouveaux matériaux», déclare Assaf Anderson, fondateur et PDG de Materials Zone. La société héberge une équipe interdisciplinaire de scientifiques des matériaux, de scientifiques des données et d’ingénieurs logiciels. « Vous avez besoin de centaines d’expériences, et aujourd’hui il s’agit essentiellement d’essais et d’erreurs. »

L’amélioration de la collecte et du traitement des données peut aider à accélérer les choses et à réduire les coûts, dit Anderson, soulignant comment l’industrie pharmaceutique a adopté le big data pour aider à la découverte et au développement de médicaments, conduisant à l’émergence de la bioinformatique.

«Vous n’avez pas vraiment d’informatique matérielle, mais c’est exactement ce dont nous avons besoin», dit Anderson. C’est ce que propose Materials Zone.

Parmi les autres entreprises qui utilisent Materials Zone, citons Forge Nano, basée au Colorado, qui fabrique des revêtements personnalisés à base de nanoparticules qui peuvent tout faire, de la protection des produits contre la corrosion à l’amélioration de leur capacité à conduire l’électricité; et 3DB, basé en Israël, qui travaille à la fabrication de meilleures batteries lithium-ion qui alimentent de petites machines, comme les appareils médicaux portables. Les instituts de recherche qui se concentrent sur le développement de nouveaux matériaux, notamment l’Istituto Italiano di Tecnologia et Helmholtz Zentrum Berlin, utilisent également la plate-forme.

(Zone des matériaux)

À son niveau le plus élémentaire, Materials Zone collecte et organise des données d’expérimentation à partir d’instruments scientifiques, de systèmes et de bases de données obsolètes ou héritées, de cahiers de laboratoire, de feuilles Excel et d’autres sources. «Les données sont la clé, non seulement pour les rassembler plus efficacement, mais aussi pour en donner un sens», déclare Yair Arzi, chef de l’exploitation et directeur financier de la société.

Ensuite, une série d’algorithmes suggère quels tests ou expériences devraient être menés ensuite – et leurs résultats attendus.

«Cela crée une matrice d’options et de résultats différents, et crée une image de ce qui sera la meilleure stratégie à l’avenir», dit Brovelli.

Dans certains cas, les expériences peuvent être ignorées ou les étapes réduites.

«Non seulement notre plate-forme réduit le nombre d’expériences et raccourcit le temps de mise sur le marché, mais elle permet également d’économiser sur les coûts et la pollution causés dans certains cas par d’autres expériences», dit Arzi. Il donne un exemple simple d’expérience pour vérifier comment le matériau résiste à la chaleur; Tout d’abord, le matériau est chauffé à 50 degrés pour évaluer sa résistance, puis le système peut analyser les données et dire aux scientifiques de faire l’expérience suivante à 70 degrés, en supprimant tous les tests entre 51 et 69 degrés. Il est encore plus puissant lorsque les scientifiques tentent de résoudre des problèmes avec plus d’entrées et de variables.

«Nous avons pu démontrer qu’en utilisant notre plate-forme, en seulement deux mois, les résultats sont devenus cinq fois meilleurs que les résultats précédents obtenus après cinq ans de travail», déclare Arzi.

La plate-forme de Materials Zone travaille pour la recherche dans de nombreux domaines, y compris le stockage d’énergie, les semi-conducteurs et l’industrie automobile. Il est particulièrement utile pour les entreprises travaillant sur l’énergie durable et développant des matériaux à moindre impact environnemental, comme le béton qui peut être fabriqué avec moins de carbone. L’outil de données peut également être utile à ceux qui cherchent à améliorer les processus de fabrication ou à évoluer pour faire plus d’un produit.

Brovelli s’attend à ce que Materials Zone soit encore plus utile lorsque son équipe passe de la concentration sur les gratte-ciel producteurs d’énergie à d’autres applications similaires de son nouveau matériau. Il dit que la même idée de nanoparticules spéciales incorporées dans du plastique ou d’autres matériaux pour aider à absorber, mesurer ou détecter l’énergie lumineuse a de nombreuses applications: permettre aux serres de filtrer la lumière exactement de la bonne manière pour chaque plante; permettre aux voitures autonomes d’utiliser des particules légères pour se détecter et communiquer les unes avec les autres sur les routes; et permettre aux appareils de rayonnement médical et à rayons X de fournir des rayons plus précis adaptés au cas de chaque patient.

«Même si les matériaux de base sont les mêmes, les différentes applications nécessitent des caractéristiques et des combinaisons légèrement différentes, ce qui prend beaucoup de temps à comprendre», explique Brovelli. «La zone des matériaux nous permettra de faire cela, de trouver cet équilibre.»

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