Nanomateriály dovedou věci, které hraničí s kouzly. Když se do toho ještě vloží umělá inteligence, opravdu to stojí za to. Potvrzuje to výzkum týmu kanadské University of Toronto. Vedoucí týmu Tobin Filleter a jeho kolegové použili algoritmy strojového učení a navrhli nanomateriály, které jsou lehké jako polystyren, ale přitom jsou pevné jako uhlíkatá ocel.
Jak říká první autor studie v Advanced Materials Peter Serles, standardní tvary a geometrie, které se využívají při tvorbě podobných materiálů, mívají problém s tím, že u některých geometrických prvků dochází ke koncentraci mechanického napětí, což záhy způsobí selhání materiálu a jeho případné rozlomení. To omezuje využití takových nanomateriálů.
V tomto případě jde o materiály s nanoarchitekturou. Strukturu jim vytvářejí opakující se bloky či jednotky, jejichž velikost je maximálně pár set nanometrů. Tyto stavební bloky, vytvořené z uhlíku, jsou uspořádané v komplexní 3D struktuře nanomřížek. Badatelé využili spolupráce s jihokorejským institutem KAIST a pomocí algoritmů strojového učení navrhli designy s co nejvýhodnějším poměrem pevnosti k váze materiálu.
Pak použili 3D tiskárnu se 2-fotonovou polymerizací, která pracuje v centru Center for Research and Application in Fluidic Technologies (CRAFT) na University of Toronoto. S touto tiskárnou lze tisknout v mikro a nano měřítku, takže vědci mohli vytvořit navržené uhlíkové nanomřížky.
Výsledkem jejich úsilí je podivuhodný materiál s nanoarchitekturou, který vydrží mechanické napětí 2,03 megapascalů (for every cubic meter per kilogram of its density). Odpovídá to zhruba pětinásobku hodnoty pro titan a dvakrát to přesahuje pevnost již existujících podobných nanomateriálů. Jak si pochvaluje Serles, je to poprvé kdy někdo použil strojové učení k optimalizaci materiálu s nanoarchitekturou, Výsledek přitom překonal očekávání.
Video: Nanotechnology: Nanoarchitecture
Literatura
Dokonalá pěna
Autor: Dagmar Gregorová (05.02.2012)
Nový biomateriál z celulózních nanovláken prolomil rekord v pevnosti
Autor: Stanislav Mihulka (11.05.2018)
Ze „zlého“ CO2 vzácný materiál
Autor: Dagmar Gregorová (24.05.2018)
3D tištěné kostky z polymeru jsou tvrdé skoro jako diamant a zastavují projektily
Autor: Stanislav Mihulka (26.11.2019)
Nová nanostruktura uhlíku je pevnější než diamant
Autor: Stanislav Mihulka (15.04.2020)
Nový tlumící materiál je pevný jako kov a lehký jako pěna
Autor: Stanislav Mihulka (14.03.2022)
Nanokroužková polymerová zbroj slibuje novou generaci pancířů
Autor: Stanislav Mihulka (19.01.2025)
Diskuze:
Styrofoam
Pavel Kaňkovský,2025-01-29 21:00:39
...o kterém mluví originální zdroje, není "polystyren" bez přívlastku (mající hustotu kolem 1000 kg/m^3), ale "pěnový polystyren" neboli EPS (hustota cca 10-50 kg/m^3 podle varianty).
Diskutovaný materiál má hustotu cca 100-200 kg/m^3, takže je to ve skutečnosti někde mezi a přirovnání k pěnovému polystyrenu poněkud přehání...
Hustý,
Karol Kos jr.,2025-01-29 15:15:39
budeme vyrábět auťáky z ulíkových nanomateriálů... A to se vyplatí.... Když bude pracovat takových deset tisíc těch dvoufotonových mašinek celý rok, vyrobíme si přední blatník!!!!
Využití
Tomáš Novák,2025-01-29 10:21:14
Jak jinak, opět ve zbrojním průmyslu...lidstvo se nikdy nepoučí.
specifická pevnost ?
Florian Stanislav,2025-01-28 23:39:41
Zdá se, že údaj 2,03 MPa m 3 kg −1 se dá přiřadit ke specifické pevnosti
Článek:
"který vydrží mechanické napětí 2,03 megapascalů (for every cubic meter per kilogram of its density)."
Zdoj
Physorg 24. 1. 2025.
" namáhání 2,03 megapascalů na každý metr krychlový na kilogram jeho hustoty"
Zdroj
Advanced Materials online 23. 1. 2025.
"Největší specifické pevnosti dosahuje CFCC MBO-3 při 2,03 MPa m 3 kg −1, což je o více než řád vyšší než u jiných lehkých materiálů s ρ = 180 kg m −3"
Re: specifická pevnost ? Kanadský žertík umělecké inteligence (CIA)
Josef Hrncirik,2025-01-29 08:10:18
PS mmá hus totu 1050 kg/m3. Os(c)el 7800 kg/m3. Ergo oselové kla dívko u drží měr né za tížení až
2,03 MPa*7800/1050=15,1 MPa=cca 150 kp/cm2=1,5 kp/mm2 = 15 N/mm2. I osel oku pantských thin tanků je mnohem pe vnější.
Inteligent tedy počítal s hustotou lehčeného PS cca 30 kg/m3 a pak o dostane pevnost oseli 1050/30=35 x větší =tj. 52 kp/mm2=520 MPa.
Re: Specifická Pevnost ?
Josef Hrncirik,2025-01-29 13:53:21
Podle tetralogie: Pružnost, Tažnost, Pevnost, Šrot je možno ot had nout nutnou požadovanou pevnost použitých zuhelnatělých koster. Při hustotě koster cca 2 oprotiv stali cca 8, by objemový zlomek koster v tomto nánoplastu hustoty 30 kg/m3 běžného EPS mohl být 15 l/ 1000 l = 0,015.
Nebohé kostry v zá valu zá kopu fšag musí hrdinsky překonat izo tropický tlak. V každé Ose bude brutálně roz dr cena 1/3 cenných koster. Obyč. uhl. ose. by tady musela být obyč. kovaná damascénská, obyč. Pevnosti min. 3x520 MPa = 1,56 GPa. Po požití hřebýkové stali by EPS musel mít density hustou 0,1.
Z uhel na tělech koster by postačovala je jich Pevnost při Tažení i jen cca 4x men ší. tj. 0,4 G Pa.
Pokut ale Inteligent měl v misly hřebýk hustoty 0,03, pak o všem v lák no kostry musí mít Pevnost min. 0,52 GPa/0,015=35 GPa; Nutně však asi 2x větší, tj. 70 GPa, protože v laminátu je cca polo vina jen kotvící, nikoliv nosné smůly a rozklad sil a ohyby zvyšují napětí nad formálné tahové či tlakové.
Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
