科學家利用AI創(chuàng)造出一種全新材料：堅固如鋼 輕如泡沫 革新航空航天材料科學(2)
人工智能提供了一份優(yōu)化設計的簡短列表后,，該團隊使用雙光子聚合技術（一種可以創(chuàng)建納米級精度結構的3D打印技術）物理創(chuàng)建了所提出的材料,。利用這種技術，他們制造出由厚度僅為300至600納米的梁組成的晶格,，這些晶格（6.3x6.3x3.8毫米）由1875萬個單元組成,。隨后進行熱解，通過在富氮環(huán)境中將聚合物加熱到900攝氏度將其轉化為玻璃碳,。
這些經過人工智能優(yōu)化的納米晶格強度比以前的設計高出一倍以上,，可承受每立方米每千克密度2.03兆帕的壓力。換句話說,，它的強度比許多輕質材料如鋁鈦合金,，甚至是某些形式的碳纖維高出10倍以上，比鈦高出約5倍,。
這是人工智能首次應用于優(yōu)化納米結構材料,，令人震驚的是，人工智能不只是從訓練數據中復制成功的幾何形狀,，而是從形狀的變化中學習,，從而能夠預測全新的晶格幾何形狀。研究人員發(fā)現,，將碳梁的直徑減小到300納米時,，其強度顯著提高，這是由于一種稱為“尺寸效應”的現象,，即材料在極小的尺度上表現不同（尺寸越小則強度越高）。在納米尺度上,，碳原子以最大化強度的方式排列，碳梁的外層由94%的sp? -碳組成,，這種碳形式以出色的強度和剛度而聞名,。這種高純度碳殼與梁的優(yōu)化幾何形狀相結合,，使材料能夠承受巨大的力量而不會斷裂。
研究人員推測,，這種材料的潛在影響可能會遠遠超出實驗室范圍,。更輕的部件可以減少燃料需求并降低排放，由這種材料制成的超輕部件可能很快會為飛機,、直升機和航天器提供動力。根據研究人員估算,，如果用這種材料替換現有飛機上由鈦制成的部件,，每替換一公斤鈦，每年就可以節(jié)省80升燃料,。
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