几十年来，工程师们一直在寻找既轻便又坚固的材料，淌若一种材料松开分量的同期又不殉国耐用性的话，那么他会变得相配有用av女友，尽头是在航空航天行业，因为每松开一克分量齐不错粗略多数燃料并提升性能。

AV解说

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铝钛合金是航空航天的传统材料，它相对较轻同期强度又很高，但有其局限性；碳纤维的出现天然编削了游戏端正，但也并非莫得过失，举例它并不耐磨，不成能像铝钛合金那样用于航空发动机。

为了确立和冲破材料科学的极限，加拿大的一个研讨团队转向了纳米结构材料——在纳米范例上设想结构，以最大法例地提升材料强度和松开分量。

他们从大天然中吸收灵感，师法骨骼、贝壳以致蜂巢中的结构。

但设想这些结构并非易事，挑战在于创建均匀漫衍应力的几何体式，且幸免可能开动失效的薄瑕玷。

为了克服这些拦阻，研讨东谈主员转向了贝叶斯优化，这是一种东谈主工智能（AI）形态，擅长在无数选项中找到最好设想。

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△ 低密度下高抗压强度碳纳米晶格生成设想的多策动贝叶斯优化，图源：Advanced Materials

通盘经由从算法生成数千种潜在设想开动。

每种设想齐在杜撰环境中使用有限元分析进行测试（有限元分析是一种计算材料在压力下发达的贪图措施）av女友，然后算法更正其设想，迭代设想出强度和刚度最大化、分量最小化的结构。

东谈主工智能提供了一份优化设想的毛糙列表之后，该团队使用双光子团聚工夫（这是一种不错创建纳米级精度结构的 3D 打印工夫）物理创建了所提议的材料。

应用这种工夫，他们制造出由厚度仅为300至600纳米的梁构成的晶格，这些晶格（6.3x6.3x3.8毫米）由 1875 万个单位构成。

终末进行热解，这仍是由通过在富氮环境中将团聚物加热到900摄氏度将其养息为玻璃碳。

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这些经过东谈主工智能优化的纳米晶格强度比曩昔的设想起原一倍以上，它们可承受每立方米每千克密度 2.03 兆帕的压力。

换句话说，它比好多轻质材料——如铝钛合金，以致是某些形态的碳纤维的强度起原10倍以上，比钛起原约5倍。

这是东谈主工智能初次应用于优化纳米结构材料，让东谈主感到胆怯的是，东谈主工智能不仅仅从磨练数据中复制凯旋的几何体式，而是从体式的哪些变化有用、哪些无效中学习，从而使其好像计算全新的晶格几何体式。

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还有一个问题，是什么让这些纳米晶格变得如斯坚固？

谜底在于碳在纳米范例上的独有性质。

研讨东谈主员发现，将碳梁的直径减小到300纳米时，其强度可显赫提升，这是由于一种称为“尺寸效应”的征象，即材料在极小的范例上发达不同（尺寸越小则强度越高）。

在纳米范例上，碳原子以最大化强度的面目陈设，碳梁的外层由94%的sp² -碳构成，这种碳形态以出色的强度和刚度而着名。

这种高纯度碳壳与梁的优化几何体式相鸠集，使材料好像承受宏大的力量而不会断裂。

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终末

研讨东谈主员臆想，这种材料的潜在影响可能会远远超出现实室领域。

更轻的部件不错减少燃料需求并裁汰排放，由这种材料制成的超轻部件可能很快会为飞机、直升机和航天器提供能源。

左证该研讨的研讨东谈主员估算，淌若用这种材料替换现存飞机上由钛制成的部件的话，那么每替换一公斤钛，每年就不错粗略 80 升燃料。

本文翻译自：https://www.zmescience.com/science/news-science/scientists-create-a-material-as-strong-as-steel-but-light-as-styrofoam-using-ai/av女友

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