Materiał lekki jak styropian, wytrzymały jak stal. Naukowcy dokonali niemożliwego
Filmy science fiction często ukazują wizję świata, w której zaawansowane technologicznie materiały dają swoim użytkownikom znaczną przewagę. Taką właśnie rolę może spełnić projekt realizowany przez badaczy z Uniwersytetu w Toronto.
Grupa naukowców pod kierownictwem Tobina Filletera opracowała materiał, który charakteryzuje się wyjątkową wytrzymałością, a jednocześnie imponującą lekkością. Co istotne, nie osiągnęli tego wyłącznie własnymi siłami, ponieważ kluczową rolę odegrała w tym przypadku sztuczna inteligencja. To właśnie ona została wykorzystana do wskazania materiałów najlepiej łączących niską masę z odpornością na uszkodzenia.
Badania nad nanomateriałami same w sobie nie są niczym nowym, ponieważ ich właściwości od dawna wzbudzają zainteresowanie. Jednak pomimo wielu potencjalnych zastosowań, nie zawsze znajdują one praktyczne wykorzystanie. Problemem były struktury geometryczne nanomateriałów, które źle rozkładały naprężenia, co prowadziło do powstawania niepożądanych uszkodzeń.
Dzięki współpracy ekspertów i wsparciu sztucznej inteligencji sytuacja ta miała się zmienić. Opracowany algorytm został wykorzystany do wyboru najlepszych geometrii struktur dla określonych materiałów, aby uzyskać optymalną wytrzymałość mechaniczną. Wybór padł na węgiel pirolityczny. Jak podkreślają badacze, w rezultacie powstał materiał o gęstości porównywalnej ze styropianem, ale o niezwykłej odporności na ściskanie.
Nowy materiał, opracowany z pomocą sztucznej inteligencji, wyróżnia się niezwykłą lekkością i równocześnie imponującą wytrzymałością. Szczegóły badań opisano na łamach czasopisma Advanced Materials. Autorzy nie ograniczyli się jednak do analiz teoretycznych – stworzyli rzeczywisty materiał dzięki technologii druku 3D. Ważne jest, że proces ten można skalować, co otwiera drogę do wielu praktycznych zastosowań, na przykład w medycynie do produkcji implantów czy protez.
Ale na tym potencjał materiału się nie kończy – możliwe jest również jego wykorzystanie w branży motoryzacyjnej czy nawet kosmicznej. Dzięki lekkim i wytrzymałym materiałom pojazdy mogłyby funkcjonować jeszcze efektywniej niż obecnie, znacząco obniżając zużycie energii. Przed realizacją tych wizji należy jednak najpierw rozwiązać kluczowe kwestie związane z produkcją na masową skalę oraz zapewnić zgodność nowego materiału z obowiązującymi normami bezpieczeństwa. Mimo tych wyzwań perspektywy, jakie się przed nim otwierają, wydają się niezwykle obiecujące.
Źródło: advanced.onlinelibrary.wiley.com
