Новый наноматериал, разработанный ИИ, легче и прочнее титана

По данным TechSpot , учёные факультета прикладных наук и инженерии Университета Торонто (Канада) применили алгоритмы машинного обучения для создания высокопрочных, но лёгких наноматериалов. Эта технология может оказать значительное влияние на такие области, как автомобилестроение, авиация и космос.

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 таких структур, сложенных в ряд. Эти материалы состоят из мельчайших повторяющихся блоков, что позволяет гибко настраивать их свойства.

ФОТО: НОВОСТИ ИНЖЕНЕРНОГО ОБРАЗОВАНИЯ UOFT

Это первый случай применения 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 обучается на основе изменений 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 вдвое прочнее предыдущих моделей, выдерживая напряжение до 2,03 мегапаскаля на кубический метр материала, что примерно в пять раз прочнее титана.

Потенциальные области применения этого материала весьма обширны. Профессор Филлетер считает, что авиационная промышленность могла бы использовать его для производства сверхлёгких деталей для самолётов, вертолётов и космических аппаратов. Исследовательская группа подсчитала, что замена титановых деталей в самолётах на новый материал позволит экономить около 80 литров топлива в год на каждый килограмм заменяемого материала, что будет способствовать значительному сокращению выбросов углерода в авиационной отрасли.

Проект объединяет области материаловедения, машинного обучения, химии и механики при участии партнёров из Технологического института Карлсруэ (Германия), Массачусетского технологического института и Университета Райса (США). В дальнейшем исследовательская группа продолжит масштабировать производство и тестировать новые матрицы материалов для снижения веса при сохранении высокой прочности и жёсткости.