Os cientistas usaram a IA para projetar um material dobrável que poderia permitir que você colocasse uma bicicleta no bolso, usando apenas uma simulação. Em resumo: agora você pode usar a IA para projetar um material que atenda às suas especificações exatas de rigidez e compressão. Agradecimentos a Miguel Bessa, Professor Assistente de Ciência e Engenharia de Materiais da TU Delft.


Leia aqui um RESUMO do artigo

A IA tem sido usada para criar um material super-compressível...
Usar a IA significa que agora é mais rápido projetar e testar novos materiais sem perder tempo com tentativas e erros. Projetos estruturais gerados por IA significam que materiais quebradiços podem se tornar fortes e altamente flexíveis.

Uso

Bessa é um homem em uma missão, uma missão para fazer uma bicicleta que pode ser dobrada e posta no seu bolso. Talvez ele tenha tido roubada sua bicicleta vezes demais, ou talvez seja apenas um grande viajante. Independentemente de sua motivação, ele tem usado a IA com sucesso para otimizar o processo de teste e design de materiais.

No entanto, isso não se restringe a bicicletas dobráveis. Chassis de carro, colete de proteção e janelas pop-up são apenas algumas das aplicações que vêm à mente (desculpe o trocadilho). Imagine as possibilidades de um material onde a rigidez e a compressibilidade sejam completamente ajustáveis!

Os benefícios deste material vão além de sua super compressibilidade. Ele também usa o mínimo de material extra e, consequentemente, é extremamente leve.

Inspiração

Bessa foi inspirado a criar um novo "metamaterial" por satélites, capaz de desdobrar velas solares longas a partir de uma área relativamente pequena. Ele começou a se perguntar se isso era possível para objetos do cotidiano; bicicletas, mesas de jantar e guarda-chuvas que podem ser dobrados para dentro do seu bolso.

A Inteligência Artificial transforma material quebradiço em metamaterial super-compressível
Versão em nanoescala do material projetado por IA sob compressão. Imagem com agradecimentos especiais a Miguel Bessa e TU Delft.

Por que usar a IA para o projeto de material?

O benefício dos materiais projetados pela IA é que é um uso muito mais eficiente do tempo. Tradicionalmente, o desenvolvimento de um novo material é basicamente um processo de tentativa e erro. Usando o aprendizado de máquina para calcular a compressão do material, você pode executar centenas de simulações sem parar. Também permite que os experimentos sejam orientados por dados e muito mais precisos.

Recentemente, vimos um aumento meteórico na IA e aprendizado de máquina em CAD. De Celebridades geradas pela IA para layouts de construção projetados generativamente para design de móveis em bloco-3D, essa descoberta é apenas a mais recente de uma série de algoritmos de design de computador que podem ajudar nas técnicas de projeto.

Ainda é necessário intervenção humana

No entanto, aqueles que conduzem experimentos materiais ainda não devem tremer. Esse processo ainda requer interação humana. O computador não gera o design automaticamente, mas fornece um guia para os projetos que podem funcionar, com base nos parâmetros fornecidos. Tudo o que resta para o cientista fazer é encontrar a sugestão ideal entre as fornecidas. Nesse experimento, a equipe precisou testar apenas 6 modelos diferentes para encontrar o ideal, reduzindo bastante o tempo de teste e experimento.

A IA fornece um mapa do tesouro e o cientista precisa encontrar o tesouro - Miguel Bessa

Uma limitação menor do processo de design foi que, em escala nano, o próprio material encurvou durante o processo de cura. Suporte estrutural adicional entre as longarinas precisou ser adicionado e o diâmetro das longarinas precisou ser aumentado.

O projeto

Embora o design final possa parecer simplista, definitivamente não é. A compressão não é linear e deve retornar e manter sua forma original após encerrar a compactação. Originalmente, o computador gerava uma variedade de perfis para as longarinas, que teoricamente poderiam dar à estrutura mais estabilidade e uma compressão mais confiável; no entanto, a fabricação de perfis extremamente finos oferece seus próprios desafios e, portanto, o perfil foi simplificado em um círculo simples.

Estrutura e material

O computador pode calcular tanto o efeito da estrutura como do material base.

O mais inteligente é que, com esse tipo de projeto de material, a estrutura é mais importante que o material. Quando fabricado na escala macro. Miguel Bessa foi capaz de transformar um polímero frágil em um metamaterial leve, recuperável e super-compressível.


Leitura adicional: