Ilmuwan telah digunakan kecerdasan buatan (AI) untuk merancang bahan nano yang belum pernah dilihat sebelumnya dengan kekuatan baja karbon dan cahaya styrofoam.
Nanomaterial baru, dibuat menggunakan pembelajaran mesin dan printer 3D, lebih dari dua kali lipat kekuatan desain yang ada. Para ilmuwan di balik penelitian baru itu mengatakan mereka dapat digunakan dalam komponen yang lebih kuat, lebih ringan dan lebih hemat bahan bakar untuk pesawat dan mobil. Mereka menerbitkan temuan mereka 23 Januari di jurnal Bahan canggih.
“Kami berharap bahwa desain material baru ini pada akhirnya akan menyebabkan komponen berat ultra-cahaya dalam aplikasi dirgantara, seperti pesawat, helikopter, dan pesawat ruang angkasa yang dapat mengurangi permintaan bahan bakar selama penerbangan sambil menjaga keamanan dan kinerja,” rekan penulis Fillet tobinseorang profesor teknik di University of Toronto, kata dalam sebuah pernyataan. “Ini pada akhirnya dapat membantu mengurangi jejak karbon yang tinggi dari terbang.”
Dalam banyak bahan, kekuatan dan ketangguhan seringkali bisa bertentangan. Ambil piring makan malam keramik, misalnya: Sementara piring biasanya kuat dan dapat membawa beban berat, kekuatan mereka datang dengan biaya ketangguhan – tidak perlu banyak energi untuk membuatnya hancur.
Masalah yang sama berlaku untuk bahan arsitektur nano, yang konstruksinya dari banyak blok bangunan kecil yang berulang-ulang ke-1/100 ketebalan rambut manusia membuatnya kuat dan kaku untuk berat badan mereka, tetapi juga dapat menyebabkan konsentrasi stres yang menyebabkan kerusakan mendadak. Sejauh ini, kecenderungan untuk menghancurkan ini membatasi aplikasi bahan.
“Seperti yang saya pikirkan tentang tantangan ini, saya menyadari bahwa itu adalah masalah yang sempurna untuk ditangani oleh pembelajaran mesin,” penulis pertama Peter akan menjadiseorang peneliti teknik di Caltech, mengatakan dalam pernyataan itu.
Untuk mencari cara yang lebih baik untuk merancang bahan nano, para peneliti mensimulasikan kemungkinan geometri untuk desain mereka sebelum melewatinya melalui algoritma pembelajaran mesin. Dengan belajar dari desain yang telah mereka hasilkan, algoritma ini mampu memprediksi bentuk terbaik yang akan secara merata mendistribusikan tekanan yang diterapkan sambil juga membawa beban yang berat.
Dengan bentuk -bentuk ini di tangan, para peneliti menggunakan printer 3D untuk membuat nanolattices baru mereka, menemukan bahwa mereka dapat menahan stres 2,03 megapascal untuk setiap meter kubik per kilogram – kekuatan lima kali lebih tinggi dari titanium.
“Ini adalah pertama kalinya pembelajaran mesin telah diterapkan untuk mengoptimalkan materi yang ditanam nano, dan kami terkejut dengan perbaikan,” kata Serles. “Itu tidak hanya mereplikasi geometri yang berhasil dari data pelatihan; itu belajar dari perubahan apa yang berhasil dan apa yang tidak, memungkinkannya untuk memprediksi geometri kisi yang sepenuhnya baru.”
Para peneliti mengatakan langkah -langkah mereka selanjutnya akan berpusat pada meningkatkan materi sampai mereka dapat digunakan untuk membuat komponen yang lebih besar, sementara juga mencari desain yang lebih baik menggunakan proses mereka. Tujuan utamanya adalah merancang komponen yang jauh lebih ringan dan lebih kuat untuk kendaraan di masa depan.
“Misalnya, jika Anda mengganti komponen yang terbuat dari titanium pada pesawat dengan bahan ini, Anda akan melihat penghematan bahan bakar 80 liter per tahun untuk setiap kilogram bahan yang Anda ganti,” kata Serles.
