Neues, von KI entwickeltes Nanomaterial, leichter und stärker als Titan

Laut TechSpot haben Wissenschaftler der Fakultät für angewandte Wissenschaften und Ingenieurwissenschaften der Universität Toronto (Kanada) mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens Nanomaterialien entwickelt, die äußerst langlebig und dennoch leicht sind. Diese Technologie könnte sich in Bereichen wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrt stark auswirken.

Das Team um Professor Tobin Filleter entwickelte spezielle Nanostrukturen, die nur wenige hundert Nanometer groß sind – so klein, dass mehr als 100 nebeneinander gestapelte Einheiten nötig wären, um die Dicke eines menschlichen Haares zu erreichen. Diese Materialien bestehen aus winzigen, sich wiederholenden Blöcken, wodurch sich ihre Eigenschaften flexibel anpassen lassen.

Das ultimative Nanomaterial, gedruckt mit Zwei-Photonen-3D-Technologie, ist fünfmal stärker als Titan, aber so leicht, dass es auf einer Blase schwebt

FOTO: UOFT ENGINEERING NEWS

Erstmals wurde künstliche Intelligenz (KI) zur Optimierung von Nanomaterialien mit komplexen Architekturen eingesetzt. Laut Peter Serles, Hauptautor der im Fachjournal „ Advanced Materials“ veröffentlichten Studie, reproduziert der Algorithmus nicht nur bestehende Strukturen, sondern lernt auch aus Formveränderungen, um neue Strukturen effizienter vorherzusagen.

Das Team verwendete einen Zwei-Photonen-3D-Drucker zur Herstellung von Materialprototypen und konnte erfolgreich optimierte Kohlenstoff-Nanogitter im Mikro- und Nanomaßstab herstellen. Diese Designs sind mehr als doppelt so stark wie frühere Modelle und halten einer Spannung von bis zu 2,03 Megapascal pro Kubikmeter Material stand – etwa fünfmal stärker als Titan.

Die Anwendungsmöglichkeiten für dieses Material sind vielfältig. Professor Filleter ist überzeugt, dass die Luftfahrtindustrie damit ultraleichte Teile für Flugzeuge, Hubschrauber und Raumfahrzeuge herstellen könnte. Das Forschungsteam schätzt, dass der Ersatz von Titanteilen in Flugzeugen durch das neue Material pro Kilogramm ersetztem Material jährlich etwa 80 Liter Treibstoff einsparen und so zu einer deutlichen Reduzierung der CO2-Emissionen der Luftfahrtindustrie beitragen könnte.

Das Projekt vereint Bereiche aus den Bereichen Materialwissenschaft, maschinelles Lernen, Chemie und Mechanik und wird von Partnern des Karlsruher Instituts für Technologie (Deutschland), des MIT und der Rice University (USA) getragen. Zukünftig wird das Forschungsteam die Produktion weiter ausbauen und neue Materialmatrizen testen, um Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig hohe Festigkeit und Steifigkeit zu gewährleisten.

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