По данным TechSpot , ученые факультета прикладных наук и инженерии Университета Торонто (Канада) применили алгоритмы машинного обучения для создания наноматериалов, которые отличаются высокой прочностью, но при этом являются легкими. Эта технология может оказать огромное влияние на такие области, как автомобилестроение, авиация и космонавтика.

Исследовательская группа под руководством профессора Тобина Филлета разработала специальные наноструктуры размером всего несколько сотен нанометров — настолько малые, что для достижения толщины человеческого волоса потребовалось бы более 100 единиц, выстроенных в ряд. Эти материалы состоят из небольших повторяющихся блоков, что позволяет гибко настраивать их свойства.

ФОТО: НОВОСТИ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ UOFT

Это первый случай использования искусственного интеллекта (ИИ) для оптимизации наноматериалов со сложной архитектурой. По словам Питера Серлеса, ведущего автора исследования, опубликованного в журнале Advanced Materials , алгоритм не только воспроизводит существующие структуры, но и учится на изменениях формы, чтобы более эффективно предсказывать новые структуры.

Команда использовала двухфотонный 3D-принтер для создания прототипов материалов, успешно изготовив оптимизированные углеродные нанорешетки в микро- и наномасштабах. Эти конструкции более чем в два раза прочнее предыдущих моделей и выдерживают до 2,03 мегапаскалей напряжения на кубический метр материала, что примерно в пять раз прочнее титана.

Потенциальные возможности применения этого материала широко открыты. Профессор Филлетер считает, что авиационная промышленность могла бы использовать их для производства сверхлегких деталей для самолетов, вертолетов и космических кораблей. Исследовательская группа подсчитала, что замена титановых деталей в самолетах на новые материалы может сэкономить около 80 литров топлива в год на каждый килограмм замененного материала, что будет способствовать значительному сокращению выбросов углерода в авиационной отрасли.

Проект объединяет множество областей: от материаловедения, машинного обучения, химии до механики, при участии партнеров из Технологического института Карлсруэ (Германия), Массачусетского технологического института и Университета Райса (США). В будущем исследовательская группа продолжит масштабировать производство и тестировать новые матрицы материалов для снижения веса при сохранении высокой прочности и жесткости.