Нов, революционен материал, разработен от изкуствен интелект, е лек като пяна, но здрав като стомана.
Учените са използвали изкуствен интелект (ИИ), за да създадат невиждан досега наноматериал със здравината на въглеродна стомана и лекотата на стиропор.
Новият наноматериал, създаден с помощта на машинно обучение и 3D принтер, надхвърля повече от два пъти здравината на съществуващите конструкции.
Според учените, участвали в новото изследване, той би мигъл да се използва в по-здрави, по-леки и по-икономични компоненти за самолети и автомобили. Те са публикували своите открития на 23 януари в списанието Advanced Materials.
„Надяваме се, че тези нови конструкции на материалите в крайна сметка ще доведат до свръхлеки компоненти в аерокосмическите приложения, като например самолети, хеликоптери и космически кораби, които могат да намалят нуждите от гориво по време на полет, като същевременно запазят безопасността и производителността“, казва в изявление съавторът Тобин Филтър, професор по инженерство в Университета в Торонто. „Това в крайна сметка може да помогне за намаляване на високия въглероден отпечатък от полетите.“
В много материали здравината и издръжливостта често могат да бъдат в противоречие.
Вземете например керамична чиния за хранене: макар че чиниите обикновено са здрави и могат да носят големи товари, тяхната здравина е за сметка на издръжливостта – не е необходима голяма енергия, за да се счупят: същият проблем се отнася и за нано-архитектурните материали, чието изграждане от множество малки, повтарящи се градивни елементи с дебелина 1/100 от дебелината на човешки косъм ги прави здрави и твърди за теглото им, но също така може да предизвика концентрация на напрежение, което да доведе до внезапни счупвания. Досега тази склонност към разрушаване ограничаваше приложенията на материалите.
„Когато се замислих за това предизвикателство, осъзнах, че то е идеалният проблем, с който може да се справи машинното обучение“, казва в изявлението си главният автор Питър Серлес, инженер-изследовател в Калтех.
За да търсят по-добри начини за проектиране на наноматериали, изследователите симулират възможни геометрии за техния дизайн, преди да ги подложат на алгоритъм за машинно обучение. Учейки се от генерираните дизайни, алгоритъмът успява да предвиди най-добрите форми, които ще разпределят равномерно приложените напрежения и същевременно ще издържат на голямо натоварване.
С тези форми изследователите използват 3D принтер, за да създадат новите си нанорешетки, като установяват, че те могат да издържат на напрежение от 2,03 мегапаскала за всеки кубичен метър на килограм – якост, пет пъти по-висока от тази на титана.
„За първи път машинно обучение се прилага за оптимизиране на наноархитектурни материали и бяхме шокирани от подобренията“, казва Серлес. „Той не просто възпроизведе успешните геометрии от данните за обучение; той се научи от това кои промени във формите работят и кои не, което му позволи да предвиди изцяло нови геометрии на решетките.“
Изследователите заявиха, че следващите им стъпки ще се съсредоточат върху увеличаването на материалите, докато могат да се използват за изработване на по-големи компоненти, като същевременно ще търсят още по-добри дизайни, използвайки техния процес. Основната цел е да се проектират много по-леки и по-здрави компоненти за превозни средства в бъдеще.
„Например, ако замените компонентите, изработени от титан в самолет, с този материал, ще спестите 80 литра гориво годишно за всеки килограм материал, който замените“, каза Серлес.
Източник – Live Science/Превод:SafeNews