A coating that can hide objects in plain sight, or an implant that behaves exactly like bone tissue—these extraordinary objects are already made from "metamaterials." Researchers from TU Delft have now developed an AI tool that not only can disc
一种可以将物体隐藏在众目睽睽之下的涂层，或者一种行为与骨组织完全相似的植入物，这些非凡的物体已经由“超材料”制成。代尔夫特大学的研究人员现在开发了一种人工智能工具，不仅可以发现这种非凡的材料，还可以使其易于制造且耐用。这使得创建具有前所未有功能的设备成为可能。他们在《高级材料》杂志上发表了他们的发现
普通材料的特性，如刚度和柔性，由材料的分子组成决定，但超材料的特性由其构建结构的几何形状决定。研究人员对这些结构进行数字化设计，然后进行3D打印。由此产生的超材料可能表现出不自然和极端的特性。例如，研究人员设计了超材料，尽管是固体，但其行为就像流体
“传统上，设计师使用可用的材料来设计一个新的设备或机器。问题是，可用的材料特性的范围是有限的。我们想要的一些特性在自然界中根本不存在。我们的方法是：告诉我们你想拥有什么作为特性，我们用这些特性设计一种合适的材料et不是真正的材料，而是介于结构和材料之间的东西，超材料，“生物力学工程系的Amir Zadpoor教授说。
新的人工智能工具发现了具有不寻常特性的逼真的‘超材料’。来源：TU Delft逆向设计
这样的材料发现过程需要解决所谓的”逆问题”：找到产生你想要的特性的几何体的问题。众所周知，逆问题很难解决，这就是人工智能的用武之地。代尔夫特大学的研究人员开发了解决这些逆问题的深度学习模型。
“即使在过去解决了逆问题，它们受到简化假设的限制，即小规模几何体可以由无限多个构建块制成。第一作者Helda Pahlavani博士说：“这一假设的问题在于，超材料通常是由3D打印制成的，而真正的3D打印机的分辨率有限，这限制了特定设备中的构建块的数量。”所以我们现在可以简单地问：您的制造技术允许您在设备中容纳多少构建块？然后，模型会找到几何图形，该几何图形会为您提供实际可以制造的构建块数量所需的特性。“
释放全部潜力以前研究中忽略的一个主要实际问题是超材料的耐久性。大多数现有的设计一旦使用几次就会失效。这是因为现有的超材料设计方法没有考虑耐久性。
”到目前为止，这只是关于可以实现哪些性能。我们的研究考虑了耐用性，并从大量候选设计中选择了最耐用的设计。Zadpoor说：“这使我们的设计真正实用，而不仅仅是理论上的冒险。”助理教授Mohammad J。米尔扎阿里，该出版物的通讯作者。这是因为寻找超材料的最佳设计目前仍主要基于直觉，涉及试错，因此是劳动密集型的。在超材料领域，使用以所需特性为设计起点的逆向设计过程仍然非常罕见
“但我们认为我们所采取的步骤在超材料领域是革命性的。它可能会带来各种新的应用。”在骨科植入物、手术器械、软机器人、自适应反射镜和外装等领域都有可能应用