AI tiếp tục làm được điều không tưởng, vừa thiết kế được loại vật liệu mới nhẹ như xốp, nhưng bền hơn cả thép

Các nhà khoa học mới đây đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để thiết kế ra vật liệu nano chưa từng thấy trước đây với độ bền ngang thép carbon nhưng lại nhẹ ngang với xốp.

Theo đó, các vật liệu nano mới này được tạo ra bằng cách sử dụng máy in 3D và công nghệ học máy. Các nhà khoa học đứng sau nghiên cứu cho biết chúng có thể được sử dụng để chế tạo ra các bộ phận bền hơn, nhẹ hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn cho máy bay và ô tô.

"Chúng tôi hy vọng những thiết kế vật liệu mới này cuối cùng sẽ dẫn đến các bộ phận siêu nhẹ trong ngành hàng không vũ trụ, như máy bay, trực thăng và tàu vũ trụ, giúp giảm nhu cầu nhiên liệu khi bay mà vẫn đảm bảo an toàn và hiệu suất", đồng tác giả Tobin Filleter, giáo sư kỹ thuật tại Đại học Toronto, cho biết trong một tuyên bố. Điều này có thể giúp giảm đáng kể lượng khí thải carbon từ ngành hàng không.

Ở nhiều vật liệu, độ chắc chắn và độ dẻo dai thường xung đột với nhau. Ví dụ, đĩa gốm thường rất chắc chắn và chịu được tải trọng lớn, nhưng lại thiếu độ dẻo dai - không cần nhiều năng lượng để làm chúng vỡ. Vấn đề tương tự cũng đúng với các vật liệu nano.

Để tìm kiếm vật liệu nano tốt hơn, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng các hình dạng khả thi cho thiết kế của họ, sau đó đưa chúng cho một thuật toán học máy. Bằng cách học hỏi từ các thiết kế này, thuật toán có thể dự đoán những hình dạng tốt nhất giúp phân bổ đều áp lực trong khi chịu tải trọng lớn.

Với những hình dạng đó, nhóm nghiên cứu sử dụng máy in 3D để tạo ra các cấu trúc mạng nano mới và nhận thấy chúng chịu được áp lực 2,03 megapascal cho mỗi m3 trên mỗi kg. Độ chắc chắn này cao gấp 5 lần titan.

"Đây là lần đầu tiên học máy được áp dụng để tối ưu hóa các vật liệu nano có cấu trúc kiến trúc, và chúng tôi thực sự bất ngờ trước những cải thiện đạt được", ông Peter Serles, tác giả chính của nghiên cứu, chuyên gia kỹ thuật tại Viện Công nghệ California cho biết.

Nhóm nghiên cứu cho biết bước tiếp theo của họ sẽ là mở rộng quy mô vật liệu này để chế tạo các bộ phận lớn hơn, đồng thời tiếp tục tìm kiếm những thiết kế tối ưu hơn bằng quy trình này. Mục tiêu chính là phát triển các bộ phận nhẹ hơn nhưng bền hơn cho các phương tiện trong tương lai.