是否深入思考过？若有一种既轻便又结实的材料问世，其对航空航天的推动作用无疑将十分显著。加拿大研究团队运用人工智能技术对纳米结构材料进行了优化，目前似乎已破解了其关键所在。
行业需求迫切
在长达数十年的发展历程中，航空航天行业对材料性能的要求持续提升。工程师们追求既轻巧又坚固的材质，因为减轻重量可以大幅降低燃料消耗，从而提高飞行器的性能。在此背景下，尽管铝钛合金因其轻质和高强度而受到广泛青睐，但其性能仍有不足，未能完全满足日益增长的需求。
碳纤维的利弊
碳纤维的加入对航空和航天材料领域带来了重大变革。这一材料打破了传统材料的束缚，为行业进步提供了新的契机。然而，碳纤维的耐磨性不足，这一缺点限制了其在航空发动机等关键部件中的应用，从而影响了其更广泛的使用。
纳米材料新思路
加拿大研究团队致力于突破材料科学的边界，特别关注纳米级结构材料的研究。他们致力于在纳米尺度上构建新型结构，其目标在于增强材料的强度同时减轻其重量。然而，这一过程遭遇了众多挑战，尤其是设计出能够均匀分散应力的几何形状，以防止出现可能导致材料失效的薄弱环节。
AI助力设计
研究人员针对设计挑战，采纳了贝叶斯优化这一人工智能策略。该技术擅长于从众多方案中筛选出最优设计。每个设计方案需在虚拟环境中接受有限元分析的检验。算法根据分析结果对设计进行优化，最终形成既提升结构强度和刚度，又减轻重量的设计方案。
物理实体创建
团队采用了人工智能建议的改进措施，并借助双光子聚合技术实现了实体制造。这项技术具备纳米级别的精确性，属于3D打印范畴，可将虚拟模型转化为实体。通过此技术，构建的纳米晶格结构强度是原设计的两倍，并且能承受每立方米每千克高达2.03兆帕的压力。
材料优势显著
研究团队指出，碳梁直径降至300纳米时，受尺寸效应影响，其材料强度显著增强。在纳米级别，碳原子排列达到最佳强度状态。碳梁表面高纯度碳层与优化后的几何结构协同作用，使材料具备承受重负荷的能力。若以该材料替代飞机钛部件，每替代一公斤钛，每年可节省约80升燃油。
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