Nieuw nanomateriaal ontwikkeld door AI, lichter en sterker dan titanium

Volgens TechSpot hebben wetenschappers van de Faculteit Toegepaste Wetenschappen en Techniek van de Universiteit van Toronto (Canada) machine learning-algoritmen toegepast om nanomaterialen te creëren die zeer duurzaam maar toch licht zijn. Deze technologie heeft de potentie om een ​​grote impact te hebben op sectoren zoals de auto-industrie, de luchtvaart en de ruimtevaart.

Het team, onder leiding van professor Tobin Filleter, ontwierp speciale nanostructuren van slechts een paar honderd nanometer groot – zo klein dat er meer dan 100 naast elkaar gestapelde eenheden nodig zouden zijn om de dikte van een mensenhaar te bereiken. Deze materialen bestaan ​​uit minuscule, repeterende blokjes, waardoor hun eigenschappen flexibel kunnen worden aangepast.

Het ultieme nanomateriaal, geprint met behulp van twee-fotonen 3D-technologie, is vijf keer sterker dan titanium, maar zo licht dat het op een bel zweeft

FOTO: UOFT ENGINEERING NIEUWS

Dit is de eerste keer dat kunstmatige intelligentie (AI) is gebruikt om nanomaterialen met complexe architecturen te optimaliseren. Volgens Peter Serles, hoofdauteur van de studie gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials , reproduceert het algoritme niet alleen bestaande structuren, maar leert het ook van vormveranderingen om nieuwe structuren efficiënter te voorspellen.

Het team gebruikte een tweefotonen-3D-printer om prototypes van materialen te maken en slaagde erin geoptimaliseerde koolstofnanoroosters op micro- en nanoschaal te fabriceren. Deze ontwerpen zijn meer dan twee keer zo sterk als eerdere modellen en zijn bestand tegen een spanning tot 2,03 megapascal per kubieke meter materiaal, ongeveer vijf keer sterker dan titanium.

De potentiële toepassingen van dit materiaal zijn breed. Professor Filleter is van mening dat de luchtvaartindustrie het zou kunnen gebruiken voor de productie van ultralichte onderdelen voor vliegtuigen, helikopters en ruimtevaartuigen. Het onderzoeksteam schat dat het vervangen van titanium onderdelen in vliegtuigen door het nieuwe materiaal ongeveer 80 liter brandstof per kilo vervangen materiaal per jaar zou kunnen besparen, wat zou bijdragen aan een aanzienlijke vermindering van de CO2-uitstoot in de luchtvaartindustrie.

Het project combineert vakgebieden zoals materiaalkunde, machine learning, scheikunde en mechanica, met de deelname van partners van het Karlsruhe Institute of Technology (Duitsland), MIT en Rice University (VS). In de toekomst zal het onderzoeksteam de productie blijven opschalen en nieuwe materiaalmatrices testen om het gewicht te verlagen en tegelijkertijd de hoge sterkte en stijfheid te behouden.

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