Nový nanomateriál vyvinutý umělou inteligencí, lehčí a pevnější než titan

Podle serveru TechSpot vědci z Fakulty aplikovaných věd a inženýrství Univerzity v Torontu (Kanada) aplikovali algoritmy strojového učení k vytvoření nanomateriálů, které jsou vysoce odolné, ale zároveň lehké. Tato technologie má potenciál mít silný dopad na oblasti, jako je automobilový průmysl, letectví a vesmír.

Tým vedený profesorem Tobinem Filleterem navrhl speciální nanostruktury o velikosti jen několika set nanometrů – tak malé, že k dosažení tloušťky lidského vlasu by bylo potřeba více než 100 jednotek naskládaných vedle sebe. Tyto materiály se skládají z drobných, opakujících se bloků, což umožňuje flexibilní přizpůsobení jejich vlastností.

Ultimátní nanomateriál, vytištěný pomocí dvoufotonové 3D technologie, je pětkrát pevnější než titan, ale zároveň tak lehký, že se vznáší na bublině.

FOTO: UOFT ENGINEERING NEWS

Toto je poprvé, co byla umělá inteligence (AI) použita k optimalizaci nanomateriálů se složitými architekturami. Podle Petera Serlese, hlavního autora studie publikované v časopise Advanced Materials , algoritmus nejen reprodukuje existující struktury, ale také se učí ze změn tvaru, aby efektivněji předpovídal nové struktury.

Tým použil dvoufotonovou 3D tiskárnu k vytvoření prototypů materiálů a úspěšně vyrobil optimalizované uhlíkové nanomřížky v mikro- a nanoměřítku. Tyto konstrukce jsou více než dvakrát pevnější než předchozí modely a odolávají namáhání až 2,03 megapaskalu na metr krychlový materiálu, což je asi pětkrát pevnější než titan.

Potenciální využití tohoto materiálu je široké. Profesor Filleter se domnívá, že letecký průmysl by je mohl využít k výrobě ultralehkých dílů pro letadla, vrtulníky a kosmické lodě. Výzkumný tým odhaduje, že nahrazení titanových dílů v letadlech novým materiálem by mohlo ušetřit přibližně 80 litrů paliva ročně na každý kilogram nahrazeného materiálu, což by přispělo k významnému snížení emisí uhlíku z leteckého průmyslu.

Projekt kombinuje oblasti od materiálové vědy, strojového učení, chemie až po mechaniku, za účasti partnerů z Karlsruhe Institute of Technology (Německo), MIT a Rice University (USA). V budoucnu bude výzkumný tým pokračovat ve zvyšování výroby a testování nových materiálových matric s cílem snížit hmotnost při zachování vysoké pevnosti a tuhosti.

Zdroj: https://thanhnien.vn/vat-lieu-nano-moi-duoc-phat-trien-nho-ai-nhe-va-ben-hon-ca-titan-185250208091930271.htm