|
Создание карты будущего метаматериалов
|
|
|
|
Метаматериалы - это искусственно структурированные материалы с необычными свойствами, которые нелегко найти в природе. Благодаря разработанной трехмерной (3D) геометрии на микро- и наноуровне эти архитектурные материалы обладают уникальными механическими и физическими свойствами, превосходящими возможности обычных материалов, и за последнее десятилетие стали многообещающим способом решения инженерных задач, в которых все другие существующие материалы оказались неэффективными.
|
|
|
|
Архитектурные материалы обладают уникальными механическими и функциональными свойствами, но их полный потенциал остается неиспользованным из-за проблем с проектированием, изготовлением и определением характеристик. Усовершенствования и масштабируемость в этой области могут помочь преобразовать целый ряд отраслей промышленности, начиная от биомедицинских имплантатов, спортивного инвентаря, автомобилестроения и аэрокосмической промышленности, энергетики и электроники.
|
|
|
|
"Достижения в области масштабируемого производства, высокопроизводительного тестирования и оптимизации дизайна с помощью искусственного интеллекта могут революционизировать механику и материаловедение, создавая более интеллектуальные и адаптивные материалы, которые по-новому определяют инженерное дело и повседневные технологии", - говорит Карлос Портела, профессор по развитию карьеры Роберта Нойса и доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института.
|
|
|
|
|
|
|
В обзоре, опубликованном в этом месяце в журнале Nature Materials, Портела и Джеймс Сурджади, постдок в области машиностроения, обсуждают ключевые препятствия, возможности и будущие применения в области механических метаматериалов. Статья называется "Создание трехмерных архитектурных материалов в различных масштабах длины и времени".
|
|
|
|
"Будущее отрасли требует инноваций в производстве этих материалов в различных масштабах, от нано до макро, и прогресса в понимании их свойств в различных временных масштабах, от медленной деформации до динамического воздействия", - говорит Портела, добавляя, что это также требует междисциплинарного сотрудничества.
|
|
|
|
Обзор - это тип рецензируемого контента, который журнал использует для привлечения внимания или обсуждения вопросов, которые могут быть спекулятивными, противоречивыми или сугубо техническими, а также в тех случаях, когда тематика может не соответствовать критериям для рецензирования.
|
|
|
|
"Мы чувствовали, что наша область, несмотря на значительный прогресс, достигнутый за последнее десятилетие, по-прежнему сталкивается с двумя узкими местами: проблемами масштабирования и отсутствием знаний или понимания свойств в динамичных условиях", - говорит Портела, обсуждая решение написать эту статью.
|
|
|
|
В статье Портелы и Сурджади обобщены современные подходы и подчеркнуты существующие пробелы в знаниях о дизайне, изготовлении и характеристиках материалов. В нем также предлагается план действий по ускорению создания архитектурных материалов с программируемыми свойствами за счет синергетического сочетания высокопроизводительных экспериментов и вычислительных усилий, направленных на использование новых методов искусственного интеллекта и машинного обучения для их проектирования и оптимизации.
|
|
|
|
"Высокопроизводительные миниатюрные эксперименты, бесконтактное определение характеристик и методы работы в экстремальных условиях позволят получить обширные наборы данных для реализации моделей, управляемых данными, ускоряя оптимизацию и открытие метаматериалов с уникальными свойствами", - говорит Сурджади.
|
|
|
|
Девиз лаборатории Portela - "архитектурная механика и материалы в различных масштабах". Проект Perspective направлен на преодоление разрыва между фундаментальными исследованиями и практическим применением архитектурных материалов нового поколения и представляет собой концепцию, над реализацией которой лаборатория работала последние четыре года.
|
|
|
|
Источник
|
