Teknik baru ini dapat menghasilkan material untuk digunakan dalam helikopter, pesawat terbang, dan pesawat antariksa.
Foto: Peter Serles/University of Toronto EngineeringRingkasan:
- Ilmuwan menggunakan kecerdasan buatan (AI) untuk merancang bahan baru yang memiliki kekuatan seperti baja dan ringan seperti busa.
- Bahan baru ini dibuat menggunakan mesin pembelajaran dan pencetak 3D.
- Bahan baru ini dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk dalam pembuatan komponen pesawat, mobil, dan ruang angkasa.
ngarahNyaho - Para ilmuwan menggunakan kecerdasan buatan (AI) untuk merancang nanomaterial yang belum pernah ada sebelumnya dengan kekuatan baja karbon dan ringannya styrofoam.
Nanomaterial baru, yang dibuat menggunakan pembelajaran mesin dan printer 3D, memiliki kekuatan lebih dari dua kali lipat dari desain yang ada.
Para ilmuwan di balik studi baru ini mengatakan bahwa nanomaterial tersebut dapat digunakan dalam komponen yang lebih kuat, lebih ringan, dan lebih hemat bahan bakar untuk pesawat terbang dan mobil.
Mereka menerbitkan temuan mereka pada tanggal 23 Januari 2025 di jurnal Advanced Materials.
Peneliti berharap, desain material baru ini akan menghasilkan komponen yang sangat ringan dalam aplikasi kedirgantaraan, seperti pesawat terbang, helikopter, dan pesawat antariksa.
Dengan demikian, "dapat mengurangi permintaan bahan bakar selama penerbangan sambil tetap menjaga keselamatan dan kinerja," kata rekan penulis Tobin Filleter, profesor teknik di Universitas Toronto.
"Ini pada akhirnya dapat membantu mengurangi jejak karbon yang tinggi dari penerbangan," lanjut dia seperti dikutip dari laman University of Toronto.
Pada banyak material, kekuatan dan ketangguhan sering kali bertentangan.
Ambil contoh piring makan keramik: meskipun piring biasanya kuat dan dapat menahan beban berat, kekuatannya mengorbankan ketangguhannya — tidak butuh banyak energi untuk membuatnya pecah.
Masalah yang sama berlaku untuk material berarsitektur nano, yang konstruksinya dari banyak blok bangunan kecil yang berulang dengan ketebalan 1/100 rambut manusia membuatnya kuat dan kaku untuk beratnya.
Namun demikian, juga dapat menyebabkan konsentrasi tegangan yang menyebabkan kerusakan tiba-tiba. Sejauh ini, kecenderungan untuk pecah ini telah membatasi aplikasi material.
"Saat saya memikirkan tantangan ini, saya menyadari bahwa ini adalah masalah yang sempurna untuk diatasi oleh pembelajaran mesin," kata penulis pertama Peter Serles, peneliti teknik di Caltech.
Untuk mencari cara yang lebih baik untuk merancang nanomaterial, para peneliti mensimulasikan kemungkinan geometri untuk desain mereka sebelum melewatinya melalui algoritma pembelajaran mesin.
Dengan mempelajari desain yang telah mereka buat, algoritme tersebut mampu memprediksi bentuk terbaik yang akan mendistribusikan tekanan yang diberikan secara merata sekaligus membawa beban yang berat.
Dengan bentuk-bentuk ini, para peneliti menggunakan printer 3D untuk membuat nanolattice baru mereka.
Peneliti menemukan bahwa nanolattice tersebut dapat menahan tekanan sebesar 2,03 megapascal untuk setiap meter kubik per kilogram — kekuatan yang lima kali lebih tinggi dari titanium.
"Ini adalah pertama kalinya pembelajaran mesin diterapkan untuk mengoptimalkan material yang dirancang dengan arsitektur nano, dan kami terkejut dengan peningkatannya," kata Serles.
"Ia tidak hanya mereplikasi geometri yang berhasil dari data pelatihan; ia mempelajari perubahan apa pada bentuk yang berhasil dan yang tidak, sehingga memungkinkannya untuk memprediksi geometri kisi yang sama sekali baru."
Para peneliti mengatakan langkah selanjutnya akan berpusat pada peningkatan skala material hingga dapat digunakan untuk membuat komponen yang lebih besar, sekaligus mencari desain yang lebih baik menggunakan proses mereka.
Tujuan utamanya adalah untuk merancang komponen yang jauh lebih ringan dan lebih kuat untuk kendaraan di masa mendatang.
"Misalnya, jika Anda mengganti komponen yang terbuat dari titanium pada pesawat dengan material ini, Anda akan menghemat bahan bakar sebanyak 80 liter per tahun untuk setiap kilogram material yang Anda ganti," kata Serles. |Sumber: UNiversity of Toronto
إرسال تعليق