Legyen erős, mint az acél, viszont könnyű, mint a hab – ember legyen a talpán, aki ilyen elvárásoknak megfelelő anyagot képes létrehozni. Nos, ehhez nem is kell embernek lennie, elég, ha gépi algoritmusok hajtják. A mesterséges intelligencia egy újabb területen is bemutatkozik, a különleges anyagok tervezésében.

Egyik bravúrja egy olyan anyag, amely szénacél erősségű, viszont annyira könnyű, mintha hungarocell lenne. A Torontói Egyetem és a Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech) kutatói a mesterséges intelligenciától kértek segítséget a számtalan lehetséges nanoszerkezet elemzéséhez, illetve annak kiszámításához, hogy melyik konstrukció osztja el a legjobban a terheléseket.

Az ellenálló kemény szerkezeteknek van egy kellemetlen hátulütőjük: merevek, és pont emiatt hajlamosak a törésre, sok anyag esetében a szilárdság és a szívósság gyakran nem fér meg egymás mellett. Hasonló a helyzet a nano-architektúrájú anyagoknál is, amelyek az emberi hajszál vastagságának századrészével ismétlődő építőelemek sokaságából épülnek fel. A súlyukhoz képest ugyan erősek és merevek, de feszültségkoncentrációt is okozhatnak, ami hirtelen törésekhez vezethet. Eddig éppen ez a töredezési tendencia korlátozta az anyagok felhasználását.

A kutatók a fentieket szem előtt tartva szimulálták a lehetséges geometriákat a tervezésükhöz, mielőtt megismertették volna azokat egy gépi tanulási algoritmussal. Az általuk generált tervekből tanulva az algoritmus képes volt megjósolni a legjobb formákat, amelyek egyenletesen osztják el az alkalmazott feszültségeket, miközben nagy terhelést is hordoznak. Az az Advanced Materials folyóiratban közölt tanulmányból kiderült: az MI nemcsak sikeres geometriákat reprodukált a betanítási adatokból, hanem tanult abból, hogy az alakzatok mely változatai működnek és melyek nem, lehetővé téve ezzel akár teljesen új rácsgeometriák előrejelzését.

Az új nanoanyag

Torontói Egyetem

A szakemberek igen bizakodóak, és azt állítják, hogy ha a repülőgépek titán alkatrészeit ezzel az új anyaggal cserélnék le, akkor évente a csereanyag minden kilogrammja után 80 liter üzemanyagot lehetne megtakarítani. De nemcsak repülőgépekhez vagy űrhajókhoz lehetne használni ilyen anyagokat. Az autóipar is folyamatosan keresi a módokat az üzemanyag-hatékonyság és az akkumulátorok hatótávolságának javítására az elektromos járművekben. A könnyebb alváz és a könnyebb szerkezeti elemek is jelentős hatással lehetnek a teljesítményre. Az orvostechnika egy másik ígéretes terület. A kutatók azt vizsgálják, hogy ezek a nano-architektúrával készült anyagok miként vezethetnek erősebb, de könnyű protézisekhez, implantátumokhoz és orvosi eszközökhöz.

A következő kihívás az, hogy nagyobb darabokat állítsanak elő anélkül, hogy elveszítenék a laborban látott előnyöket. A legfontosabb most annak kitalálása, hogyan lehetne nagyobb mennyiségben észszerű költségek mellett előállítani ezt a szénalapú szerkezetet.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.