به گزارش خبرآنلاین، دانشمندان به کمک هوش مصنوعی ‌نانوماده‌ای جدید به استحکام فولاد کربنی ساختند که در عین حال بسیار سبک است. نانوماده جدید با استفاده از یادگیری ماشین و چاپ‌ سه‌بعدی ساخته شد و توانست به استحکامی دو برابر بیشتر از نانوماده‌های مشابه موجود برسد.

توبین فیلیتر استاد دانشگاه تورنتو درباره کاربردهای احتمالی این نانوماده جدید در صنعت هوانوردی گفت:‌ «این ماده می‌تواند در ساخت قطعات بسیار سبک و مستحکم هواگردها از هلی‌کوپتر گرفته تا هواپیما و فضاپیما مورد استفاده قرار گیرد و با وزن بسیار کمی که دارد مصرف سوخت را به شکل چشمگیری کاهش دهد.»

یکی از مشکلات بزرگ در راه تولید مواد مقاوم جدید، تضاد میان استحکام (strength) و چقرمگی (Toughness) است. برای مثال صفحه‌های سرامیکی استحکام زیادی دارند و بار سنگین را تحمل می‌کنند اما چقرمگی زیادی ندارند و برای شکستن آنها انرژی زیادی لازم نیست.

این مشکل در طراحی نانومواد نیز پابرجا است. دانشمندان برای حل این مشکل سراغ هوش مصنوعی و یادگیری ماشین رفتند.

پژوهشگران برای یافتن طراحی بهینه نانومواد، هندسه احتمالی طراحی این مواد را قبل ارائه آن به هوش مصنوعی، شبیه‌سازی کردند، و هوش مصنوعی با یادگرفتن از این طرح‌ها توانست بهترین طراحی را پیدا کند. طرحی که تنش‌های وارد شده را یکنواخت توزیع کند و در عین حال بار سنگین را تاب بیاورد.

پس از گرفتن نتیجه کار هوش مصنوعی، نوبت به استفاده از چاپ‌گرهای پیشرفته سه بعدی رسید. دانشمندان با استفاده از این چاپگرها و طراحی هوش مصنوعی، نانوماده‌ای ساختند که پنج برابر تیتانیوم استحکام دارد.

این نخستین بار است که یادگیری ماشین برای بهینه کردن معماری مواد نانو مورد استفاده قرار می‌گیرد و نتیجه کار پژوهشگران را شگفت‌زده کرده است. گام بعدی افزایش مقیاس برای استفاده از این طراحی برای ساخت قطعات بزرگ‌تر است که بتواند در نهایت برای ساخت اجزای سبک‌تر و مستحکم‌تر وسایل نقلیه مورد استفاده قرار گیرد.

بر اساس ادعای محققان، در صورت جایگزین کردن یک کیلوگرم تیتانیوم به کار رفته در ساخت هواپیما با این ماده، می‌توان سالیانه تا ۸۰ لیتر در مصرف سوخت صرفه‌جویی کرد.

منبع: لایوساینس

ترجمه فرزاد مظفری

۵۸۵۸