ナノテクノロジー
AI設計の3Dプリンティングナノ材料: 鋼鉄よりも強く、泡よりも軽い
宇宙旅行や他の多くの産業の未来は、人間がより強く、軽く、入手性の高い材料を開発することに依存しています。鋼鉄からカーボンファイバーまで、今日の最も高度なナノアーキテクチャ材料まで、耐久性のある羽根のような部品を作るための探求は、多くの科学分野で優先事項です。幸いなことに、トロント大学の応用科学・工学部を率いる研究者チームは最近、新しいプロセスを導入しました。このプロセスは、いくつかの有望な結果を示しています。ここでは、知っておくべきことを説明します。
ナノアーキテクチャ材料
高性能という点では、ナノアーキテクチャ材料は最も強い材料の1つです。これらは、耐久性の高い高レベルを作成するために、ナノスケールでさまざまな形状を利用します。これらの形状は、数百または数千回繰り返されます。この構成により、独自の負荷条件とナノスケールの副作用が生成され、強度が増加します。
注目すべきは、発明以来、さまざまな形状やサイズを使用した多くのバージョンのナノアーキテクチャ材料が存在することです。たとえば、格子、グイロイド、ハニカム、ハイブリッド幾何学などです。これらの材料は追加の強度を提供することが証明されていますが、現在の技術にはいくつかの欠点があります。
今日のナノアーキテクチャ材料の問題
ナノアーキテクチャ材料の主な欠点の1つは、硬い故障や破損点があることです。これらのアイテムの構造と標準的な格子形状の使用により、角や交差点が追加のストレスを受けることになります。結果として、適切なストレス分布の欠如により、ノードや接続点で突然の壊滅的な故障が発生する可能性があります。
ナノアーキテクチャ材料の研究
これらの限界を認識して、研究者グループは可能な新しいアーキテクチャを研究・開発するための独自のマシンラーニングアルゴリズムを作成しました。研究は、Ultrahigh Specific Strength by Bayesian Optimization of Carbon Nanolattices1としてAdvanced Materialsに公開されました。
この研究は、初めてマシンラーニングがナノアーキテクチャ材料の作成に適用されたことを示しています。注目すべきは、AIアルゴリズムが材料科学、化学、力学のさまざまな側面を組み合わせて、さまざまな構成、材料、形状のパフォーマンスを正確にモデル化したことです。研究の目的は、ナノ材料が提供する「小さいほど強い」効果を利用することです。
Source – University of Toronto’s Faculty of Applied Science & Engineering
