AI가 개발한 신소재, 티타늄보다 가볍고 강해

TechSpot 에 따르면, 토론토 대학교(캐나다) 응용 과학 공학부 과학자들은 머신러닝 알고리즘을 적용하여 내구성이 뛰어나면서도 가벼운 나노소재를 개발했습니다. 이 기술은 자동차, 항공, 우주 등의 분야에 큰 영향을 미칠 잠재력을 가지고 있습니다.

토빈 필레터 교수가 이끄는 연구팀은 크기가 수백 나노미터에 불과한 특수 나노구조체를 설계했습니다. 100개 이상의 나노구조체를 나란히 쌓아야만 사람 머리카락 두께에 도달할 수 있을 정도로 작습니다. 이 소재들은 작은 반복 블록으로 구성되어 있어, 원하는 특성을 유연하게 맞춤 설정할 수 있습니다.

2광자 3D 기술을 사용하여 인쇄된 궁극의 나노소재는 티타늄보다 5배 더 강하지만 거품 위에 떠 있을 만큼 가볍습니다.

사진: UOFT 엔지니어링 뉴스

복잡한 구조를 가진 나노소재를 최적화하는 데 인공지능(AI)이 적용된 것은 이번이 처음입니다. 어드밴스드 머티리얼스 (Advanced Materials) 저널에 게재된 이 연구의 주저자인 피터 설스(Peter Serles)에 따르면, 이 알고리즘은 기존 구조를 재현할 뿐만 아니라 형태의 변화를 학습하여 새로운 구조를 더욱 효율적으로 예측합니다.

연구팀은 2광자 3D 프린터를 사용하여 재료 프로토타입을 제작하고, 마이크로 및 나노 스케일에서 최적화된 탄소 나노격자를 성공적으로 제작했습니다. 이 설계는 이전 모델보다 두 배 이상 강하며, 재료 1m³당 최대 2.03Mpa의 응력을 견뎌냅니다. 이는 티타늄보다 약 5배 강합니다.

이 소재의 잠재적 응용 분야는 매우 광범위합니다. 필레터 교수는 항공 산업에서 이 소재를 활용하여 비행기, 헬리콥터, 우주선의 초경량 부품을 생산할 수 있을 것으로 기대합니다. 연구팀은 항공기의 티타늄 부품을 이 신소재로 교체할 경우, 교체되는 소재 1kg당 연간 약 80리터의 연료를 절약할 수 있어 항공 산업의 탄소 배출량을 크게 줄이는 데 기여할 것으로 추정합니다.

이 프로젝트는 재료 과학, 머신 러닝, 화학, 기계학 등 다양한 분야를 아우르며, 독일 카를스루에 공과대학, MIT, 그리고 미국 라이스 대학교의 파트너들이 참여하고 있습니다. 연구팀은 앞으로도 높은 강도와 강성을 유지하면서도 무게를 줄이기 위해 생산량을 확대하고 새로운 소재 매트릭스를 시험해 나갈 것입니다.

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