Cách thiết kế nghịch đảo bằng AI và in 4D đang định hình vật liệu siêu cơ học

Bài viết thảo luận về tác động chuyển đổi của việc kết hợp thiết kế nghịch đảo dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) với công nghệ in 4D trong phát triển các siêu vật liệu cơ học — những vật liệu có tính chất cơ học được điều khiển bởi hình học của chúng thay vì thành phần hóa học. Các nhà nghiên cứu, đặc biệt là nhóm của Tiến sĩ Xiaoyu “Rayne” Zheng tại Đại học UC Berkeley, đã phát triển các thuật toán học máy cho phép các nhà thiết kế xác định các phản ứng cơ học mong muốn, chẳng hạn như đường cong ứng suất-biến dạng, hồ sơ độ cứng hoặc đặc tính hấp thụ năng lượng. AI sau đó tạo ra một kiến trúc vi mô có thể được chế tạo thông qua công nghệ sản xuất phụ gia tiên tiến, đạt độ chính xác hiệu suất gần 90%. Phương pháp này cho phép tạo ra các hành vi vật liệu mới chưa từng có với vật liệu tự nhiên, đại diện cho một bước ngoặt trong thiết kế vật liệu. In 4D bổ trợ cho thiết kế dựa trên AI này bằng cách sử dụng các vật liệu thông minh — như polymer nhớ hình dạng, thủy gel phản ứng với kích thích và elastomer tinh thể lỏng — có khả năng phản ứng động với các kích thích bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm hoặc ánh sáng. Điều này cho phép các siêu vật liệu được in có khả năng tự lắp ráp, biến đổi hình dạng và thích nghi theo thời gian,