آلومینیوم جدیدی که ۵ برابر نیرومندتر از حالت عادی است_آفتاب وطن

محققان دانشگاه MIT یک آلیاژ آلومینیوم قابل چاپ طراحی کرده‌اند که می‌تواند آینده صنعت هوانوردی را تحول دهد. این ماده تازه که با پشتیبانی یادگیری ماشینی و چاپ سه‌بعدی ساخته شده است، پنج برابر نیرومندتر از آلومینیوم ریخته‌گری معمولی است و در دماهای زیاد بالا نیز مقاومت خود را نگه داری می‌کند. ساختار داخلی فشرده و بی همتا این آلیاژ علتشده تا استحکامی بسیار اشکار کند و احتمالا بتوان آن را با فلزات سنگین‌تر و گران‌تر همانند تیتانیوم در موتور جت‌ها، خودروها و دیتاسنترها جانشین کرد.

بر پایه گزارش ScienceDaily، هوش مصنوعی برای ساخت این آلومینیوم با جستجوی میلیون‌‌های حالت گوناگون، بهترین ترکیب را به تنها ۴۰ گزینه محدود کرد. راه حلهای سنتی برای یافتن این چنین فرمولی نیازمند برسی بیشتر از ۱۰۰ میلیون ترکیب گوناگون می بود، اما مدل یادگیری ماشینی با تحلیل الگوها و روابط بین عناصر، راه را مختصر کرد.

«محدثه طاهری موسوی»، محقق ایرانی که این پروژه را در دانشگاه MIT انجام داد و اکنون استاد دانشگاه کارنگی ملون است، توضیح می‌دهد که هوش مصنوعی به آن‌ها نشان داد کدام عناصر ویژگی‌های مورد نظر را کنترل می‌کنند. سپس سیستم آن‌ها را به سمت طراحی ساختاری با مواد ته‌نشین زیاد ریز و متراکم هدایت کرد که عامل مهم استحکام این فلز می باشند.

آلومینیوم تازه محققان MIT که قوت بیشتری دارد

چاپ سه‌بعدی امکان خنک‌سازی زیاد سریع فلز مذاب را فراهم می‌کند که مانع از رشد بیش‌ازحد ذرات داخلی می‌شود و استحکام را نگه داری می‌کند. در راه حلهای سنتی ریخته‌گری، فلز به آرامی خنک می‌شود که علتبزرگ‌شدن ذرات و افت مقاومت آن‌ها می‌گردد. اما محققان از روش LBPF منفعت گیری کردند؛ در این روش لیزر لایه‌های پودر فلز را ذوب می‌کند و این لایه‌ها بلافاصله منجمد خواهد شد. این انجماد سریع علتمی‌شود ساختار ریز و متراکم پیش‌بینی‌شده توسط هوش مصنوعی، در عمل نیز نگه داری شود و فلز نهایی ویژگی‌های مکانیکی بی‌نظیری اشکار کند.

این ماده پتانسیل بالایی برای جایگزینی تیتانیوم در قطعاتی همانند پره موتور جت دارد چون ۵۰ درصد سبک‌تر و زیاد ارزان‌تر است. امروزه پره‌های فن موتور جت طبق معمولً از تیتانیوم یا کامپوزیت‌های پیشرفته ساخته خواهد شد که هزینه و وزن بالایی دارند. جانشین‌کردن آنها با این آلومینیوم سبک و مقاوم، مصرف سوخت و انرژی را در صنعت حمل‌ونقل به‌طور قابل‌توجهی افت می‌دهد.

یقیناً محققان MIT اعتقاد دارند کاربرد این آلیاژ فراتر از هوانوردی است. به علت قابلیت چاپ سه‌بعدی در اشکال پیچیده می‌توان از این فلز در ساخت پمپ‌های خلأ پیشرفته، خودروهای رده‌بالا و سیستم‌های خنک‌کننده دیتاسنترها نیز منفعت گیری کرد.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Advanced Materials انتشار شده است.