Nowy nanomateriał opracowany przez sztuczną inteligencję, lżejszy i mocniejszy od tytanu

Według TechSpot , naukowcy z Wydziału Nauk Stosowanych i Inżynierii Uniwersytetu w Toronto (Kanada) zastosowali algorytmy uczenia maszynowego do stworzenia nanomateriałów, które są niezwykle wytrzymałe, a jednocześnie lekkie. Technologia ta ma potencjał, aby wywrzeć silny wpływ na takie dziedziny jak motoryzacja, lotnictwo i przemysł kosmiczny.

Zespół pod kierownictwem profesora Tobina Filletera zaprojektował specjalne nanostruktury o rozmiarze zaledwie kilkuset nanometrów – tak małe, że do uzyskania grubości ludzkiego włosa potrzebnych byłoby ponad 100 jednostek ułożonych obok siebie. Materiały te składają się z maleńkich, powtarzających się bloków, co pozwala na elastyczne dostosowywanie ich właściwości.

Najlepszy nanomateriał, wydrukowany przy użyciu dwufotonowej technologii 3D, jest pięć razy mocniejszy od tytanu, ale tak lekki, że unosi się na bańce

ZDJĘCIE: UOFT ENGINEERING NEWS

To pierwszy przypadek wykorzystania sztucznej inteligencji (AI) do optymalizacji nanomateriałów o złożonej architekturze. Według Petera Serlesa, głównego autora badania opublikowanego w czasopiśmie „ Advanced Materials” , algorytm nie tylko odtwarza istniejące struktury, ale także uczy się na podstawie zmian kształtu, aby skuteczniej przewidywać nowe struktury.

Zespół wykorzystał dwufotonową drukarkę 3D do stworzenia prototypów materiałów, z powodzeniem wytwarzając zoptymalizowane nanosieci węglowe w skali mikro- i nano. Te projekty są ponad dwukrotnie bardziej wytrzymałe niż poprzednie modele, wytrzymując naprężenia do 2,03 megapaskala na metr sześcienny materiału, czyli około pięć razy wytrzymalsze niż tytan.

Potencjalne zastosowania tego materiału są szerokie. Profesor Filleter uważa, że ​​przemysł lotniczy mógłby wykorzystać go do produkcji ultralekkich części do samolotów, śmigłowców i statków kosmicznych. Zespół badawczy szacuje, że zastąpienie tytanowych części w samolotach nowym materiałem mogłoby zaoszczędzić około 80 litrów paliwa rocznie na każdy kilogram wymienionego materiału, przyczyniając się do znacznej redukcji emisji dwutlenku węgla w przemyśle lotniczym.

Projekt łączy dziedziny nauki o materiałach, uczenia maszynowego, chemii i mechaniki, z udziałem partnerów z Instytutu Technologii w Karlsruhe (Niemcy), MIT i Uniwersytetu Rice'a (USA). W przyszłości zespół badawczy będzie kontynuował zwiększanie skali produkcji i testował nowe matryce materiałowe, aby zmniejszyć masę przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej wytrzymałości i sztywności.

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