AI가 개발한 신소재, 티타늄보다 가볍고 강해

TechSpot 에 따르면, 토론토 대학교(캐나다) 응용과학공학부 과학자들은 머신러닝 알고리즘을 적용하여 내구성이 뛰어나면서도 가벼운 나노소재를 개발했습니다. 이 기술은 자동차, 항공, 우주 등의 분야에 큰 영향을 미칠 잠재력을 가지고 있습니다.

토빈 필레터 교수가 이끄는 연구팀은 크기가 수백 나노미터에 불과한 특수 나노구조체를 설계했습니다. 100개 이상의 나노구조체를 나란히 쌓아야만 사람 머리카락 두께에 도달할 수 있을 정도로 작습니다. 이 소재들은 작은 반복 블록으로 구성되어 있어, 원하는 특성을 유연하게 맞춤 설정할 수 있습니다.

2광자 3D 기술을 사용하여 인쇄된 궁극의 나노소재는 티타늄보다 5배 더 강하지만 거품 위에 떠 있을 만큼 가볍습니다.

사진: UOFT 엔지니어링 뉴스

복잡한 구조를 가진 나노소재를 최적화하는 데 인공지능(AI)이 적용된 것은 이번이 처음입니다. 어드밴스드 머티리얼스 (Advanced Materials) 저널에 게재된 이 연구의 주저자인 피터 설스(Peter Serles)에 따르면, 이 알고리즘은 기존 구조를 재현할 뿐만 아니라 형태의 변화를 학습하여 새로운 구조를 더욱 효율적으로 예측합니다.

연구팀은 2광자 3D 프린터를 사용하여 재료 프로토타입을 제작하고, 마이크로 및 나노 스케일에서 최적화된 탄소 나노격자를 성공적으로 제작했습니다. 이 설계는 이전 모델보다 두 배 이상 강하며, 재료 1m³당 최대 2.03Mpa의 응력을 견뎌냅니다. 이는 티타늄보다 약 5배 강합니다.

이 소재의 잠재적 응용 분야는 매우 광범위합니다. 필레터 교수는 항공 산업에서 이 소재를 활용하여 비행기, 헬리콥터, 우주선의 초경량 부품을 생산할 수 있을 것으로 기대합니다. 연구팀은 항공기의 티타늄 부품을 이 신소재로 교체할 경우, 교체되는 소재 1kg당 연간 약 80리터의 연료를 절약할 수 있어 항공 산업의 탄소 배출량을 크게 줄이는 데 기여할 것으로 추정합니다.

이 프로젝트는 재료 과학, 머신 러닝, 화학, 기계학 등 다양한 분야를 아우르며, 독일 카를스루에 공과대학, MIT, 그리고 미국 라이스 대학교의 파트너들이 참여하고 있습니다. 연구팀은 앞으로도 높은 강도와 ​​강성을 유지하면서도 무게를 줄이기 위해 생산량을 확대하고 새로운 소재 매트릭스를 시험해 나갈 것입니다.

출처: https://thanhnien.vn/vat-lieu-nano-moi-duoc-phat-trien-nho-ai-nhe-va-ben-hon-ca-titan-185250208091930271.htm