科技日?qǐng)?bào)2025年1月27日?qǐng)?bào)道，一個(gè)國際科研團(tuán)隊(duì)借助機(jī)器學(xué)習(xí)和3D打印技術(shù)，設(shè)計(jì)并制造出一種新型納米結(jié)構(gòu)材料。這種材料的強(qiáng)度可與碳鋼相媲美，但重量輕如聚苯乙烯泡沫塑料。這一創(chuàng)新成果有望為汽車、航空等多個(gè)行業(yè)帶來變革。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《先進(jìn)材料》雜志。

納米結(jié)構(gòu)材料具有獨(dú)特形狀，例如在納米尺度上構(gòu)建類似橋梁的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了迄今已知材料中最高的強(qiáng)度重量比和剛度重量比。然而，現(xiàn)有納米材料的晶格形狀往往存在尖銳的交叉點(diǎn)和拐角。這會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，引發(fā)材料斷裂，從而限制其整體性能。

韓國科學(xué)技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)采用多目標(biāo)貝葉斯優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)算法，基于模擬幾何形狀的學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)出了最佳幾何設(shè)計(jì)。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)優(yōu)化了納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，顯著提高了強(qiáng)度重量比。隨后，加拿大多倫多大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用雙光子聚合3D打印機(jī)，制造出高性能碳納米晶格。這種新型納米晶格的強(qiáng)度相比現(xiàn)有材料提升了一倍多，約為鈦材料的5倍。

這是機(jī)器學(xué)習(xí)首次用于優(yōu)化納米結(jié)構(gòu)材料。它不僅能夠復(fù)制訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的幾何形狀，還能從形狀的變化中學(xué)習(xí)，區(qū)分有效和無效形狀，最終預(yù)測(cè)出全新的晶格幾何形狀。

這些新材料能夠推動(dòng)航空航天領(lǐng)域的發(fā)展，催生出飛機(jī)、直升機(jī)和航天器上的超輕部件。這些部件在保持安全和性能的同時(shí)，還能大幅降低燃料消耗，減少航空業(yè)碳排放。

（2025年1月27日 劉霞 科技日?qǐng)?bào)）