با کشف یک ماده جدید که بسیار مقاوم تر از فولاد است، باید منتظر تحولات بزرگی در صنعت هوانوردی باشیم.
دانشمندان موفق به ساخت ماده جدید شگفتانگیزی شدهاند که هم مثل استایروفوم سبک است و هم بسیار مقاوم تر از فولاد.
ماده جدید مقاوم تر از فولاد کشف شد
این ماده جدید که با استفاده از نانوشبکههای کربنی طراحی شده، ترکیب بینظیری از استحکام و سبکی را ارائه میدهد. با این ماده میتوان به ظرفیت باربری 2.03 مگاپاسکال بر مترمربع دست یافت که حدود 40 برابر بیشتر از فولاد و نزدیک به استحکام فیبر کربن است. کشف جدید نوید تحولی بزرگ در صنایع هوافضا و دیگر صنایع وابسته به مواد سبک و مقاوم را میدهد.
برای ساخت این نانوشبکهها، دانشمندان از هوش مصنوعی و روشی به نام “multi-lens Bayesian” استفاده کردهاند. این روش به هوش مصنوعی کمک میکند تا مدلهای مختلف را بررسی و راههای تقویت ساختار شبکه را بیابد. با استفاده از این روش، دانشمندان توانستهاند از نقاط ضعف مانند لبههای تیز اجتناب کنند و با تنها 400 مجموعه داده، به نتایج قابل توجهی دست یابند. این در حالیست که روشهای سنتی به دهها هزار داده نیاز داشتند.
پس از نهایی شدن طرح اولیه، شبکهها با بهرهگیری از ابزار چاپ سهبعدی موسوم به پلیمریزاسیون دو فوتونی ساخته شدند. این فرایند در مرکز تحقیقاتی CRAFT واقع در تورنتو انجام شد که امکان تولید قطعات بسیار ریز با ظرافت فوقالعادهای را فراهم میکند. نتیجه نهایی، ساختاری مقاوم و سبک است که آن را برای کاربردهایی همچون صنعت هوایی ایدهآل میسازد.
کاربردهای بالقوه این ماده جدید بسیار گسترده است. بهعنوان مثال، جایگزینی اجزای تیتانیومی هواپیما با این شبکه میتواند منجر به صرفهجویی قابل توجهی در مصرف سوخت شود، به طوری که تا 80 لیتر سوخت برای هر کیلوگرم از این ماده جدید ذخیره میشود. این ویژگی، علاوه بر کاهش قابل توجه اثرات زیستمحیطی، هزینههای عملیاتی صنعت هوایی را نیز کاهش میدهد.
به گفتهی یکی از محققان این پروژه، کشف ماده جدید با ترکیب علم مواد، فناوری یادگیری ماشین، شیمی و مهندسی مکانیک محقق شده است.
همچنین برای اولین بار، از هوش مصنوعی برای تقویت ساختارهای نانو استفاده شده است. این دستاورد بزرگ حاصل همکاری تیمی از دانشگاههای تورنتو KAIST ،KIT و MIT است. نتایج این پژوهش که در مجلهی Advanced Materials منتشر شده است، میتواند تحولی عظیم در حوزههایی ایجاد کند که به مواد سبک و مستحکم نیازمند هستند.