Forskare har använt artificiell intelligens för att utveckla ett metamaterial som är starkare än stål, men lättare än skum.
Studien demonstrerade en helt ny teknik för att upptäcka nya, ultrastarka material. Tillvägagångssättet som användes var att använda bayesiansk optimering för att upptäcka tidigare okända nanolatticegeometrier med extremt starka egenskaper.
De letade efter ett nytt metamaterial med extrem styrka, i tron att det fanns latticedesigner som ännu inte hade utforskats. Metamaterial är geometriskt utformade för att erbjuda egenskaper som skiljer sig från basmaterialet.
AI utforskade förbluffande 500 miljarder enhetscellgeometrier automatiskt. FEA-simuleringar identifierade de bästa kandidaterna från mängden, som sedan framställdes i verkligheten med hjälp av tvåfotonlitografi (TPP). Resultatet var utskrifter gjorda av komplexa kol-nanolattice.
Metamaterialens styrka visade sig vara extremt hög, jämförbar med kolstål. Tätheten hos dessa metamaterial var dock ganska låg – så låg som 215 kg per kubikmeter. Detta är faktiskt lättare än många typer av skum.
Sådana starka och lätta material skulle vara av stort intresse inom flyg, bilindustri och robotik, där vikt är mycket viktigt.
Forskningsteamet lyckades skapa en enda bit som innehöll 18,75 miljoner enhetsceller, vilket visade att det var möjligt att bygga relativt stora strukturer. Stora utskrifter är inte en stark punkt vid TPP, vilket kan begränsa möjligheterna för denna teknik i framtiden.
Ändå är detta första gången ett ”supermaterial” utvecklats med AI-verktyg. Även om detta projekt fokuserade på pyrolyserat kol, borde det vara möjligt att utöka konceptet till polymerer, keramer eller till och med metaller. Användningsområdet kommer att bero på upplösningen hos de 3D-skrivare som används, men strukturerna bör fortfarande fungera i större skala.
Material är något av det som driver 3D-printing framåt, och denna forskning öppnar absolut upp ett enormt antal möjligheter för framtiden.
