Инженеры создали новый класс материалов , переписывая законы материаловедения с помощью искусственного интеллекта и передовых технологий. Эти так называемые метаматериалы обладают уникальными свойствами, которые кардинально отличаются от свойств традиционных материалов, открывая двери к революционным применениям в различных областях.
В отличие от обычных материалов, свойства которых определяются их молекулярным составом, метаматериалы получают свои необычные характеристики благодаря особой геометрии структуры, из которой они созданы. Используя цифровое проектирование и 3D-печать, исследователи разрабатывают материалы с экстремальными свойствами, например, твердые материалы, которые ведут себя как жидкость.
Профессор Амир Задпур из Департамента биомеханической инженерии подчеркивает принципиально новый подход к созданию материалов: “Раньше дизайнеры были ограничены использованием доступных материалов. Наш подход позволяет инженерам создавать материалы с заранее заданными свойствами, получая нечто среднее между структурой и материалом – метаматериал”.
Основная сложность в разработке метаматериалов заключается в решении так называемой обратной задачи – поиске геометрии, которая обеспечит желаемые свойства. Здесь на помощь приходит искусственный интеллект. Исследователи из Технического университета Делфта разработали модели глубокого обучения, которые способны решать обратные задачи, не ограничиваясь предположением о бесконечном количестве строительных блоков, что критично важно для 3D-печати с ее ограниченным разрешением.
Однако до сих пор мало внимания уделялось долговечности метаматериалов, многие из которых быстро выходили из строя. Новое исследование решает эту проблему, выбирая наиболее долговечные конструкции из большого пула кандидатов, что делает разработки практически применимыми.
Потенциал метаматериалов практически безграничен, их применение возможно в ортопедических имплантатах, хирургических инструментах, мягких роботах, адаптивных зеркалах и экзокостюмах. Несмотря на это, полное освоение потенциала метаматериалов еще предстоит, и текущие достижения лишь открывают дверь к новым, революционным применениям в будущем.