UI navrhla ultraľahký uhlíkový nanomateriál, ktorý je pevný ako oceľ
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 26. 2. 2025
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Tím výskumníkov v Kanade pomocou strojového učenia vytvoril ultraľahkú uhlíkovú nanomriežku, ktorej výsledkom je materiál pevný ako uhlíková oceľ, ale hustý len ako penový polystyrén.
Tím uviedol, že toto odvetvie umelej inteligencie (UI) bolo prvýkrát použité na optimalizáciu materiálov s nanoarchitektúrou. Peter Serles z Torontskej univerzity, jeden z autorov článku opisujúceho túto prácu v magazíne Advanced Materials, pochválil tento prístup použitia umelej inteligencie slovami: „Nielenže replikovala úspešné geometrie z tréningových údajov, ale učila sa z toho, aké zmeny tvarov fungovali a aké nie, čo jej umožnilo predpovedať úplne nové geometrie mriežok.“
Nanomateriály sa vytvárajú usporiadaním atómov alebo molekúl do presných vzorcov, podobne ako pri stavbe štruktúr z veľmi malých kociek LEGO. Tieto materiály často vykazujú jedinečné vlastnosti vďaka svojim nanorozmerom.
Tieto atómy alebo molekuly sú usporiadané do opakujúcich sa trojrozmerných vzorov známych ako mriežky. Mriežka pozostáva z pravidelne rozmiestnených bodov nazývaných ako mriežkové body, ktoré definujú periodickú štruktúru materiálu. Toto usporiadané rozloženie ovplyvňuje fyzikálne, chemické a elektronické vlastnosti materiálu.
Výskumníci spolupracovali s tímom v Južnej Kórei a použili takzvaný algoritmus strojového učenia multiobjektívnej bayesovskej optimalizácie. Jeho úlohou bolo predpovedať najlepšie možné geometrie na zlepšenie rozloženia napätia a zlepšenie pomeru pevnosti a hmotnosti, aby sa dospelo k novej nanoarchitektúre.
Potom použili 3D tlačiareň s dvojfotónovou polymerizáciou na vytvorenie presného prototypu v nanorozmeroch pomocou technológie aditívnej výroby s vysokým rozlíšením. Stroj, ktorý použili, bol Nanoscribe Photonic Professional GT2, ktorý údajne stál stovky tisíc euro.
Nanovlákna, ktoré vedci vyrobili, vydržali päťkrát väčšie namáhanie ako titán. Výsledkom je pevný, tuhý a zároveň ľahký materiál, ktorý by potenciálne mohol nájsť uplatnenie v aplikáciách leteckej výroby.
„Ak by ste týmto materiálom nahradili súčiastky z titánu v lietadle, dosiahli by ste úsporu 80 litrov paliva ročne za každý kilogram nahradeného materiálu,“ poznamenal Serles.
Tím má v úmysle pokračovať vo svojej práci na vývoji ešte pevnejších a menej hustých materiálov v tomto duchu a tiež vymyslieť spôsoby, ako vyrábať komponenty s takýmito materiálovými konštrukciami bez toho, aby boli enormne finančne nákladné.
