นาโนวัสดุใหม่ที่พัฒนาโดย AI เบากว่าและแข็งแกร่งกว่าไททาเนียม

ตามรายงานของ TechSpot นักวิทยาศาสตร์จากคณะวิทยาศาสตร์ประยุกต์และวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยโตรอนโต (แคนาดา) ได้นำอัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องจักรมาใช้เพื่อสร้างนาโนวัสดุที่มีความทนทานสูงแต่มีน้ำหนักเบา เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพที่จะส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อหลายสาขา เช่น ยานยนต์ การบิน และอวกาศ

ทีมวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์โทบิน ฟิลเลเตอร์ ได้ออกแบบโครงสร้างนาโนพิเศษที่มีขนาดเล็กเพียงไม่กี่ร้อยนาโนเมตร ซึ่งเล็กมากจนต้องใช้หน่วยมากกว่า 100 หน่วยเรียงเคียงข้างกันเพื่อให้ได้ความหนาเท่ากับเส้นผมของมนุษย์ วัสดุเหล่านี้ประกอบด้วยบล็อกเล็กๆ ที่ทำซ้ำกัน ช่วยให้สามารถปรับแต่งคุณสมบัติได้อย่างยืดหยุ่น

Vật liệu nano mới được phát triển nhờ AI, nhẹ và bền hơn cả titan- Ảnh 1. — วัสดุนาโนขั้นสูงสุดที่พิมพ์โดยใช้เทคโนโลยี 3D โฟตอนสองตัวมีความแข็งแกร่งกว่าไททาเนียมถึง 5 เท่าแต่เบามากจนลอยอยู่บนฟองอากาศได้

นี่เป็นครั้งแรกที่มีการใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพนาโนวัสดุที่มีสถาปัตยกรรมที่ซับซ้อน ตามที่ Peter Serles ผู้เขียนหลักของผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials กล่าว อัลกอริทึมไม่เพียงแต่สร้างโครงสร้างที่มีอยู่ขึ้นมาใหม่เท่านั้น แต่ยังเรียนรู้จากการเปลี่ยนแปลงของโครงร่างเพื่อคาดการณ์โครงสร้างใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นอีกด้วย

ทีมงานได้ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบโฟตอนสองตัวเพื่อสร้างต้นแบบวัสดุ และประสบความสำเร็จในการสร้างโครงตาข่ายคาร์บอนนาโนที่ปรับให้เหมาะสมในระดับไมโครและนาโน การออกแบบเหล่านี้มีความแข็งแกร่งมากกว่ารุ่นก่อนหน้าถึงสองเท่า โดยทนต่อแรงเครียดได้มากถึง 2.03 เมกะปาสกาลต่อลูกบาศก์เมตรของวัสดุ ซึ่งแข็งแกร่งกว่าไททาเนียมประมาณ 5 เท่า

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ของวัสดุนี้เปิดกว้างมาก ศาสตราจารย์ฟิลเลเตอร์เชื่อว่าอุตสาหกรรมการบินสามารถใช้วัสดุเหล่านี้เพื่อผลิตชิ้นส่วนน้ำหนักเบาพิเศษสำหรับเครื่องบิน เฮลิคอปเตอร์ และยานอวกาศได้ ทีมวิจัยประมาณการว่าการเปลี่ยนชิ้นส่วนไททาเนียมบนเครื่องบินด้วยวัสดุใหม่จะช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้ประมาณ 80 ลิตรต่อปีสำหรับวัสดุทุกกิโลกรัมที่เปลี่ยน ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยคาร์บอนจากอุตสาหกรรมการบินได้อย่างมาก

โครงการนี้ผสมผสานหลายสาขาเข้าด้วยกัน ตั้งแต่วิทยาศาสตร์วัสดุ การเรียนรู้ของเครื่องจักร เคมีไปจนถึงกลศาสตร์ โดยมีพันธมิตรจากสถาบันเทคโนโลยีคาร์ลสรูเออ (เยอรมนี) สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ และมหาวิทยาลัยไรซ์ (สหรัฐอเมริกา) เข้าร่วม ในอนาคต ทีมวิจัยจะขยายขนาดการผลิตและทดสอบเมทริกซ์วัสดุใหม่ๆ ต่อไปเพื่อลดน้ำหนักโดยยังคงรักษาความแข็งแรงและความแข็งสูงไว้

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