นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้(AI) เพื่อออกแบบวัสดุนาโนที่ไม่เคยเห็นมาก่อนด้วยความแข็งแรงของเหล็กกล้าคาร์บอนและความสว่างของโฟม
วัสดุนาโนใหม่ที่ทำโดยใช้การเรียนรู้ของเครื่องและเครื่องพิมพ์ 3 มิติมากกว่าความแข็งแกร่งของการออกแบบที่มีอยู่เป็นสองเท่า นักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาใหม่กล่าวว่าพวกเขาสามารถใช้ในส่วนประกอบที่แข็งแกร่งขึ้นเบาลงและประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้นสำหรับเครื่องบินและรถยนต์ พวกเขาตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขา 23 มกราคมในวารสารวัสดุขั้นสูง-
"เราหวังว่าการออกแบบวัสดุใหม่เหล่านี้จะนำไปสู่ส่วนประกอบน้ำหนักที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษในการใช้งานการบินและอวกาศเช่นเครื่องบินเฮลิคอปเตอร์และยานอวกาศที่สามารถลดความต้องการเชื้อเพลิงในระหว่างการบินในขณะที่รักษาความปลอดภัยและประสิทธิภาพ"Tobin Filletsศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมแห่งมหาวิทยาลัยโตรอนโตกล่าวในแถลงการณ์- "ในที่สุดสิ่งนี้สามารถช่วยลดปริมาณการบินคาร์บอนสูงของการบิน"
ในวัสดุจำนวนมากความแข็งแรงและความเหนียวมักจะเป็นไปได้ ยกตัวอย่างเช่นจานอาหารเย็นเซรามิก: ในขณะที่จานมักจะแข็งแรงและสามารถบรรทุกหนักได้ความแข็งแรงของพวกเขามาจากค่าใช้จ่ายของความเหนียว - มันไม่ได้ใช้พลังงานมากนัก
ที่เกี่ยวข้อง:
ปัญหาเดียวกันนี้ใช้กับวัสดุที่มีสถาปัตยกรรมนาโนซึ่งมีการก่อสร้างจากจำนวนมากของการสร้างตึกที่ทำซ้ำ 1/100th ความหนาของเส้นผมมนุษย์ทำให้พวกเขาแข็งแรงและแข็งตัวสำหรับน้ำหนักของพวกเขา แต่ยังอาจทำให้เกิดความเข้มข้นของความเครียดที่นำไปสู่การแตก จนถึงตอนนี้แนวโน้มที่จะแตกหักได้ จำกัด การใช้งานของวัสดุ
"เมื่อฉันคิดถึงความท้าทายนี้ฉันก็รู้ว่ามันเป็นปัญหาที่สมบูรณ์แบบสำหรับการเรียนรู้ของเครื่องปีเตอร์จะเป็นนักวิจัยด้านวิศวกรรมของ Caltech กล่าวในแถลงการณ์
เพื่อค้นหาวิธีที่ดีกว่าในการออกแบบวัสดุนาโนนักวิจัยจำลองรูปทรงเรขาคณิตที่เป็นไปได้สำหรับการออกแบบของพวกเขาก่อนที่จะผ่านพวกเขาผ่านอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่อง โดยการเรียนรู้จากการออกแบบที่พวกเขาสร้างขึ้นอัลกอริทึมสามารถทำนายรูปร่างที่ดีที่สุดที่จะกระจายความเครียดที่ใช้อย่างเท่าเทียมกันในขณะที่ยังมีภาระหนัก
ด้วยรูปร่างเหล่านี้ในมือนักวิจัยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างนาโนใหม่ของพวกเขาพบว่าพวกเขาสามารถทนต่อความเครียด 2.03 เมกะแคสปอลสำหรับทุกลูกบาศก์เมตรต่อกิโลกรัม - ความแข็งแรงสูงกว่าไททาเนียมห้าเท่า
“ นี่เป็นครั้งแรกที่การเรียนรู้ของเครื่องจักรได้ถูกนำไปใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุที่มีสถาปัตยกรรมนาโนและเราก็ตกใจกับการปรับปรุง” Serles กล่าว "มันไม่เพียง แต่ทำซ้ำรูปทรงเรขาคณิตที่ประสบความสำเร็จจากข้อมูลการฝึกอบรม แต่เรียนรู้จากการเปลี่ยนแปลงของรูปร่างที่ทำงานได้อย่างไร
นักวิจัยกล่าวว่าขั้นตอนต่อไปของพวกเขาจะมุ่งเน้นไปที่การปรับขนาดวัสดุจนกว่าพวกเขาจะสามารถใช้ส่วนประกอบที่ใหญ่กว่าในขณะเดียวกันก็ค้นหาการออกแบบที่ดียิ่งขึ้นโดยใช้กระบวนการของพวกเขา เป้าหมายหลักคือการออกแบบส่วนประกอบที่เบาและแข็งแกร่งขึ้นสำหรับยานพาหนะในอนาคต
“ ตัวอย่างเช่นหากคุณจะเปลี่ยนส่วนประกอบที่ทำจากไทเทเนียมบนเครื่องบินด้วยวัสดุนี้คุณจะต้องดูการประหยัดเชื้อเพลิง 80 ลิตรต่อปีสำหรับวัสดุทุกกิโลกรัมที่คุณแทนที่” Serles กล่าว
