Vývoj nových materiálov patrí medzi najnáročnejšie oblasti moderného priemyslu. Nájsť zliatinu, ktorá vydrží extrémne teploty, vysoký tlak a zároveň sa dá efektívne vyrábať, môže trvať celé roky. Výskumníci z Kanadskej univerzity v Toronte teraz ukázali, že umelá inteligencia dokáže tento proces výrazne urýchliť.

Vedcom sa podarilo vytvoriť šesť nových kovových zliatin, ktoré odolávajú podmienkam typickým pre prúdové motory či jadrové elektrárne. Celý proces pritom trval len niekoľko týždňov namiesto rokov.

Výsledky výskumu boli publikované vo vedeckom časopise Advanced Manufacturing.

AI namiesto rokov laboratórnych pokusov

Výskumný tím vyvinul systém, ktorý kombinuje počítačové simulácie, strojové učenie, robotizované laboratóriá a automatické testovanie materiálov. Vedci tento prístup označujú ako „self driving laboratory“, teda laboratórium, ktoré veľkú časť experimentov vykonáva prakticky samo.

Na rozdiel od klasického vývoja nemuseli výskumníci ručne testovať tisíce rôznych kombinácií kovov. Umelá inteligencia vždy navrhla najperspektívnejšie zloženie, laboratórium zliatinu vyrobilo, otestovalo jej vlastnosti a výsledky sa následne použili pri ďalšom hľadaní ešte lepších kombinácií.

Takýto uzavretý cyklus umožnil výrazne skrátiť čas potrebný na objavenie nových materiálov.

Nové zliatiny zvládajú extrémne teploty

Vedci sa zamerali na zliatiny niklu, kobaltu a chrómu, ktoré patria medzi najperspektívnejšie materiály pre prostredia s extrémnym tepelným zaťažením.

Jedna z nových zliatin si zachovala vysokú tvrdosť pri teplotách okolo 600 °C, čo zodpovedá podmienkam v prednej časti prúdových motorov.

Ďalší materiál bol navrhnutý pre ešte náročnejšie prostredie, kde teploty dosahujú približne 1 000 °C. Pri laboratórnych testoch vykázal až o 85 % vyššiu odolnosť voči oxidácii než dnes používaná priemyselná zliatina Inconel 625, ktorá patrí medzi štandardy v leteckom priemysle.

University of Toronto Engineering

Výskumníci chcú v ďalšej fáze vývoja testovať materiály schopné pracovať aj pri teplotách okolo 1 200 °C.

Pomôcť môže aj 3D tlači

Nové materiály majú ešte jednu významnú výhodu. Sú vhodné aj pre kovovú 3D tlač.

To umožňuje vyrábať veľmi zložité komponenty, ktoré by klasickými výrobnými metódami vznikali len ťažko alebo vôbec. Výrobcovia tak môžu vytvárať súčiastky s rôznym zložením materiálu v jednotlivých častiach. Vonkajšia vrstva môže byť mimoriadne tvrdá a odolná, zatiaľ čo vnútro zostane ľahšie, čo pomáha znižovať celkovú hmotnosť.

Takéto riešenia sú zaujímavé najmä pre letecký a vesmírny priemysel, kde hrá každý kilogram významnú úlohu.

Využitie nájdu aj jadrové elektrárne

Výskumníci upozorňujú, že nové zliatiny nemusia skončiť len v letectve. Podobné materiály sú potrebné aj v jadrových elektrárňach, kde komponenty dlhodobo pracujú pri vysokých teplotách a tlakoch.

Odolnejšie materiály môžu predĺžiť životnosť zariadení, znížiť náklady na údržbu a zvýšiť bezpečnosť prevádzky.

Začiatok novej generácie materiálov

Autori štúdie zdôrazňujú, že ide zatiaľ len o prvý krok. Aktuálne zliatiny obsahujú tri základné prvky, no v budúcnosti chcú skúmať oveľa komplexnejšie kombinácie s desiatimi až dvanástimi rôznymi kovmi.

Práve tam podľa vedcov vzniká priestor na objavenie materiálov s vlastnosťami, ktoré dnes ešte nepoznáme.

Výskum zároveň ukazuje, že umelá inteligencia nemusí slúžiť len na tvorbu textov alebo obrázkov. Čoraz väčšiu úlohu zohráva aj vo vede, kde dokáže výrazne urýchliť objavovanie nových materiálov a technológií, ktoré sa môžu v budúcnosti objaviť v lietadlách, elektrárňach či ďalších priemyselných odvetviach.

Čítajte viac z kategórie: Novinky