Un nuovo strumento di intelligenza artificiale scopre metamateriali con proprietà insolite

ENGINEERINGNET.BE – Le proprietà dei metamateriali sono determinate dalla geometria della struttura da cui sono costruiti. I ricercatori progettano digitalmente queste strutture e poi le stampano in 3D.

I metamateriali risultanti possono presentare proprietà anomale ed estreme. Ad esempio, sono stati progettati metamateriali che, sebbene solidi, si comportano come un liquido.

“Dicci quali proprietà desideri e svilupperemo un materiale adatto con queste proprietà”, afferma il professor Amir Zadpour della TU Delft. “Quello che ottieni non è in realtà un materiale, ma qualcosa che si trova a metà tra struttura e materia.” .

Questo processo di scoperta dei materiali richiede la risoluzione del cosiddetto problema inverso: il problema di trovare la geometria che produce le proprietà desiderate.

Questi problemi inversi sono noti per essere molto difficili, ed è qui che entra in gioco l’intelligenza artificiale. I ricercatori della TU Delft hanno sviluppato modelli di deep learning a questo scopo.

“Ora possiamo semplicemente chiederci: quanti elementi costitutivi puoi integrare in un dispositivo utilizzando la tua tecnologia di produzione?”, afferma la co-ricercatrice Hilda Pehlavani. “Il modello trova quindi la geometria che fornisce le proprietà desiderate per il numero di elementi costitutivi che puoi effettivamente realizzare.”

“Il nostro strumento seleziona inoltre i progetti più sostenibili da un ampio pool di candidati alla progettazione”, afferma Zadpour. “Ciò rende i nostri progetti veramente pratici e non solo avventure teoriche”.

Le possibilità dei metamateriali sembrano infinite, ma il loro pieno potenziale è ancora lontano dall'essere sfruttato, afferma il professore assistente Muhammad J. Mirzali.

Questo perché trovare il design ottimale per un materiale sintetico è ancora in gran parte basato sull’intuizione, comporta tentativi ed errori ed è quindi ad alta intensità di lavoro.

L’utilizzo del processo di progettazione inversa, in cui le proprietà desiderate costituiscono il punto di partenza per la progettazione, è ancora raro nel campo dei metamateriali.

“Ma riteniamo che il passo che abbiamo compiuto sia rivoluzionario per i metamateriali. Potrebbe portare a tutti i tipi di nuove applicazioni.” I ricercatori vedono potenziali applicazioni negli impianti ossei, negli strumenti chirurgici, nella robotica morbida, negli specchi adattivi e negli esoscheletri.