Новий наноматеріал, розроблений штучним інтелектом, легший і міцніший за титан

Згідно з TechSpot , вчені факультету прикладних наук та інженерії Університету Торонто (Канада) застосували алгоритми машинного навчання для створення наноматеріалів, які є дуже міцними, але легкими. Ця технологія має потенціал для сильного впливу на такі галузі, як автомобілі, авіація та космос.

Команда під керівництвом професора Тобіна Філлетера розробила спеціальні наноструктури розміром лише кілька сотень нанометрів – настільки малі, що для досягнення товщини людської волосини знадобиться понад 100 одиниць, складених поруч. Ці матеріали складаються з крихітних, повторюваних блоків, що дозволяє гнучко налаштовувати їхні властивості.

Найкращий наноматеріал, надрукований за допомогою двофотонної 3D-технології, у п'ять разів міцніший за титан, але настільки легкий, що плаває на бульбашці.

ФОТО: UOFT ENGINEERING NEWS

Це перший випадок, коли штучний інтелект (ШІ) був використаний для оптимізації наноматеріалів зі складною архітектурою. За словами Пітера Серлеса, провідного автора дослідження, опублікованого в журналі Advanced Materials , алгоритм не лише відтворює існуючі структури, але й навчається на змінах форми, щоб ефективніше передбачати нові структури.

Команда використала двофотонний 3D-принтер для створення прототипів матеріалів, успішно виготовивши оптимізовані вуглецеві наноґратки на мікро- та нанорівні. Ці конструкції більш ніж удвічі міцніші за попередні моделі, витримуючи навантаження до 2,03 мегапаскаля на кубічний метр матеріалу, що приблизно в п'ять разів міцніше за титан.

Потенційне застосування цього матеріалу є широким. Професор Філлетер вважає, що авіаційна промисловість може використовувати їх для виробництва надлегких деталей для літаків, гелікоптерів та космічних апаратів. Дослідницька група підрахувала, що заміна титанових деталей на літаках новим матеріалом може заощадити близько 80 літрів палива на рік на кожен кілограм заміненого матеріалу, що сприятиме значному скороченню викидів вуглецю в авіаційній промисловості.

Проєкт поєднує галузі від матеріалознавства, машинного навчання, хімії до механіки, за участю партнерів з Технологічного інституту Карлсруе (Німеччина), Массачусетського технологічного інституту та Університету Райса (США). У майбутньому дослідницька група продовжить масштабування виробництва та випробування нових матеріальних матриць для зменшення ваги, зберігаючи при цьому високу міцність та жорсткість.

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