هوش مصنوعی ماده‌ای طراحی کرده که به سبکی یونولیت و استحکام فولاد است

دانشمندان از هوش مصنوعی برای طراحی نانومواد کاملاً جدیدی با استحکام فولاد کربنی و سبکی یونولیت (Styrofoam) استفاده کردند. می‌توان از این مواد در ساخت خودرو، هلیکوپتر، هواپیما و فضاپیما بهره برد.

براساس گزارش Live Science، محققان دانشگاه تورنتو با استفاده از یادگیری ماشین و چاپگر سه‌بعدی نانومواد جدیدی ساخته‌اند که استحکام مواد مشابه فعلی را بیش از دوبرابر می‌کند و به سبکی یونولیت است. محققان می‌گویند این مواد می‌تواند قطعات هواپیماها و خودروها را قوی‌تر، سبک‌تر و کم‌هزینه‌تر بکند.

توسعه نانومواد جدید با هوش مصنوعی

در بسیاری از مواد، 2 مؤلفه استحکام و چقرمگی (Toughness) اغلب در تضاد هستند؛ برای مثال، بشقاب غذاخوری سرامیکی را در نظر بگیرید؛ اگرچه این بشقاب‌ها معمولاً قوی هستند و می‌توانند بارهای سنگین را حمل کنند، برای شکستن آنها انرژی زیادی لازم ندارید.

این مشکل برای مواد نانو نیز صدق می‌کند، این مواد از انبوهی بلوک‌های ریز و تکراری به ضخامت یک‌صدم موی انسان تشکیل شده‌اند که نسبت به وزنشان قوی و سفت هستند اما با ایجاد تنش در قسمتی از این مواد می‌توانیم آنها را بشکنیم. تمایل نانومواد به شکستن، اغلب کاربرد آنها را محدود کرده بود. اکنون محققان برای غلبه بر این مشکل از هوش مصنوعی کمک گرفتند.

محققان هندسه‌های مختلف طراحی نانومواد را از طریق الگوریتم یادگیری ماشینی شبیه‌سازی کردند. این الگوریتم با یادگیری از طرح‌های مختلف، توانست بهترین شکل‌هایی را ایجاد کند که تنش‌ها را یکنواخت توزیع و درعین‌حال بارهای سنگین را نیز تحمل می‌کنند. سپس محققان از چاپگر سه‌بعدی برای ایجاد نانوشبکه‌های جدید خود استفاده کردند و دریافتند آنها می‌توانند در برابر تنش 2.03 مگاپاسکال به‌ازای هر مترمکعب بر کیلوگرم مقاومت کنند؛ 5 برابر قوی‌تر از تیتانیوم.

«پیتر سرلز» (Peter Serles)، نویسنده اصلی پژوهش حاضر، می‌گوید: «این اولین‌ باری است که یادگیری ماشینی برای بهینه‌سازی موادی که معماری نانو دارند، استفاده می‌شود و ما از پیشرفت‌های آن شوکه شدیم. این فناوری فقط هندسه‌های موفق را از داده‌های آموزشی قبلی تکرار نمی‌کند، بلکه تغییرات موفق و آنچه را مؤثر نیست یاد می‌گیرد و می‌تواند هندسه‌های کاملاً جدیدی طراحی کند.»

سرلز درباره کاربرد این مواد جدید می‌گوید اگر اجزای ساخته‌شده از تیتانیوم را در هواپیما با این ماده جایگزین کنید، به‌ازای هر کیلوگرم ماده‌ای که جایگزین می‌شود، سالانه 80 لیتر در سوخت صرفه‌جویی می‌شود.

یافته‌های محققان در Advanced Materials منتشر شده است.