مادة نانوية جديدة تم تطويرها بواسطة الذكاء الاصطناعي، أخف وأقوى من التيتانيوم

[إعلان 1]

وفقًا لموقع TechSpot ، طبّق علماء في كلية العلوم التطبيقية والهندسة بجامعة تورنتو (كندا) خوارزميات التعلم الآلي لإنشاء مواد نانوية فائقة المتانة وخفيفة الوزن. لهذه التقنية القدرة على إحداث تأثير قوي في مجالات مثل السيارات والطيران والفضاء.

صمّم الفريق، بقيادة البروفيسور توبين فيليتر، هياكل نانوية خاصة لا يتجاوز حجمها بضع مئات من النانومترات، وهي صغيرة جدًا لدرجة أن الوصول إلى سُمك شعرة الإنسان يتطلب أكثر من 100 وحدة متراصة جنبًا إلى جنب. تتكون هذه المواد من كتل صغيرة متكررة، مما يسمح بتخصيص خصائصها بمرونة.

Vật liệu nano mới được phát triển nhờ AI, nhẹ và bền hơn cả titan- Ảnh 1. — المادة النانوية النهائية، المطبوعة باستخدام تقنية الفوتون الثلاثية الأبعاد، أقوى بخمس مرات من التيتانيوم ولكنها خفيفة جدًا لدرجة أنها تطفو على فقاعة

هذه هي المرة الأولى التي يُستخدم فيها الذكاء الاصطناعي لتحسين المواد النانوية ذات البنى المعقدة. ووفقًا لبيتر سيرليس، المؤلف الرئيسي للدراسة المنشورة في مجلة " أدفانسد ماتيريالز" ، فإن الخوارزمية لا تُعيد إنتاج الهياكل الموجودة فحسب، بل تتعلم أيضًا من تغيرات الشكل للتنبؤ بالهياكل الجديدة بكفاءة أكبر.

استخدم الفريق طابعة ثلاثية الأبعاد ثنائية الفوتون لإنشاء نماذج أولية للمواد، ونجحوا في تصنيع شبكات نانوية كربونية مُحسّنة على المقياسين المجهري والنانوي. تتميز هذه التصاميم بقوة أكبر من ضعف قوة النماذج السابقة، إذ تتحمل ضغطًا يصل إلى 2.03 ميجا باسكال لكل متر مكعب من المادة، أي ما يعادل خمسة أضعاف قوة التيتانيوم.

التطبيقات المحتملة لهذه المادة واسعة النطاق. يعتقد البروفيسور فيليتر أن صناعة الطيران يمكن أن تستخدمها لإنتاج قطع غيار فائقة الخفة للطائرات والمروحيات والمركبات الفضائية. ويقدر فريق البحث أن استبدال قطع التيتانيوم في الطائرات بالمادة الجديدة يمكن أن يوفر حوالي 80 لترًا من الوقود سنويًا لكل كيلوغرام من المواد المُستبدلة، مما يُسهم في خفض كبير في انبعاثات الكربون من صناعة الطيران.

يجمع المشروع بين مجالات علوم المواد، والتعلم الآلي، والكيمياء، والميكانيكا، بمشاركة شركاء من معهد كارلسروه للتكنولوجيا (ألمانيا)، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، وجامعة رايس (الولايات المتحدة الأمريكية). في المستقبل، سيواصل فريق البحث توسيع نطاق الإنتاج واختبار مصفوفات مواد جديدة لتقليل الوزن مع الحفاظ على قوة وصلابة عالية.

[إعلان 2]
المصدر: https://thanhnien.vn/vat-lieu-nano-moi-duoc-phat-trien-nho-ai-nhe-va-ben-hon-ca-titan-185250208091930271.htm