Εμφάνιση άρθρων βάσει ετικέτας: Πανεπιστημίου του Caltech

Ισχυρό σαν ατσάλι, ελαφρύ σαν φελιζόλ

Ερευνητές της Σχολής Εφαρμοσμένων Επιστημών και Μηχανικής του Πανεπιστημίου του Τορόντο και του Caltech χρησιμοποίησαν την τεχνητή νοημοσύνη για να τους βοηθήσει να αναλύσουν αμέτρητες πιθανές νανοδομές, μαθαίνοντας ποια σχέδια κατανέμουν καλύτερα την πίεση ενώ μεταφέρουν βαριά φορτία.
Σε μια νέα εργασία που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Advanced Materials, η ομάδα ερευνητών περιγράφει πώς κατασκεύασε νανοϋλικά με ιδιότητες που προσφέρουν έναν συνδυασμό εξαιρετικής αντοχής, μικρού βάρους, και προσαρμοστικότητας. Οι ερευνητές εκτύπωσαν τρισδιάστατα αυτές τις δομές σε εξαιρετικά ελαφριά νανοπλέγματα, τα οποία αποδείχθηκαν δύο φορές πιο ισχυρά από τα προηγούμενα γνωστά σχέδια και πέντε φορές ισχυρότερα από το τιτάνιο. Τα νανοϋλικά είναι κατασκευασμένα από μικροσκοπικά δομικά στοιχεία ή επαναλαμβανόμενες μονάδες μεγέθους μερικών εκατοντάδων νανομέτρων – θα χρειάζονταν περισσότερα από 100 από αυτά, τοποθετημένα σε μια σειρά, για να φτάσουν το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας.
Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην επιστήμη των υλικών είναι η εξισορρόπηση της αντοχής και της ανθεκτικότητας. Ένα κεραμικό πιάτο φαγητού είναι ισχυρό αλλά εύθραυστο. Σίγουρα, μπορεί να αντέξει αρκετό βάρος, αλλά θρυμματίζεται εύκολα. Το ίδιο ζήτημα έχει ταλαιπωρήσει τα νανο-αρχιτεκτονικά υλικά, τα οποία είναι απίστευτα άκαμπτα και ταυτόχρονα επιρρεπή σε ξαφνικά σπασίματα λόγω αυτής της ακαμψίας.
Αυτό το καινούργιο υλικό που δημιούργησε η τεχνητή νοημοσύνη ξεπερνάει αυτό το πρόβλημα. Δεν είναι μόνο αρκετά ελαφρύ ώστε να μειώνει δραματικά την κατανάλωση καυσίμων σε αεροπλάνα, ελικόπτερα και διαστημόπλοια, αλλά είναι επίσης αρκετά ανθεκτικό ώστε να αντέχει σε ακραίες καταπονήσεις. Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η αντικατάσταση των εξαρτημάτων τιτανίου στα αεροπλάνα με αυτό το νέο υλικό, θα μπορούσε να εξοικονομήσει έως και 80 λίτρα καυσίμων ετησίως για κάθε κιλό υλικού που ανταλλάσσεται.
Ελπίζουν, ότι αυτά τα νέα υλικά θα οδηγήσουν τελικά σε εξαιρετικά ελαφριά εξαρτήματα για αεροδιαστημικές εφαρμογές, όπως αεροπλάνα, ελικόπτερα και διαστημόπλοια, που μπορούν να μειώσουν τις απαιτήσεις σε καύσιμα κατά τη διάρκεια της πτήσης, διατηρώντας παράλληλα την ασφάλεια και τις επιδόσεις.
Η επόμενη γενιά υλικών μπορεί να είναι ελαφρύτερη, ισχυρότερη και πιο βιώσιμη από οτιδήποτε θα μπορούσαν να σχεδιάσουν μόνοι τους οι άνθρωποι μηχανικοί.
Τα ευρήματά της θα μπορούσαν να ωφελήσουν ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών, από την αυτοκινητοβιομηχανία για οχήματα υψηλών επιδόσεων, την αεροδιαστημική, ακόμη και για κτίρια.

Με πληροφορίες από ΕΔΩ κι ΕΔΩ