机器学习助力研究人员设计出高强度轻型纳米材料
新华社多伦多1月27日电 一个国际科研团队日前报告说,他们借助机器学习优化设计出新型碳纳米材料,其强度堪比碳钢,却像泡沫塑料一样轻。

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来自加拿大多伦多大学、韩国科学技术院等多家机构的研究人员在美国期刊《先进材料》上发表论文说,这种新型纳米结构材料的微观结构经过人工设计,由大量相同的纳米晶格有规律地排列形成,晶格的几何结构直接影响材料性质,最终使新型碳纳米材料拥有了天然材料所不具备的超常物理特性。

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研究团队采用了多目标贝叶斯优化机器学习算法。该算法通过学习模拟几何结构,预测出能够优化应力分布、提升纳米结构强度-重量比的最佳几何形状,因此得以优化晶格设计、减少材料的内部缺陷。该算法用较少的高质量数据就能完成训练,不像一般的机器学习模型那样需要海量数据。

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利用算法获得几种新的晶格设计方案后,研究人员用3D打印技术制备出了新材料的样本。实验表明,其抗压强度达到碳钢的水平,密度则低于每立方米215千克,与一些泡沫塑料相当。与钛合金相比,新材料能以几分之一的质量达到相同的强度。
研究人员说,利用类似方法可望设计出结合多种优点的新材料,应用于汽车、航空航天等领域,在提高性能与安全程度的同时降低燃料消耗。
【责任编辑:焦鹏】
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