据美国《大众机械》月刊网站2月18日报道，研究人员训练了一种人工智能(AI)算法来为纳米材料生成尽可能轻而又结实的几何结构(取决于其材料成分)。

研究成果是一种碳纳米晶格，它轻到可以放在肥皂泡上而不会使其破裂，但同时又可以支撑超过其自身质量100万倍的物体。

这种新材料最终可有多种应用，从需要更少燃料且更轻的汽车和火箭，到更容易佩戴的假肢等医疗设备。

虽然“振金”(漫威电影中虚构的金属)可能只存在于超级英雄和科幻小说领域，但AI刚刚设计出了一种极其结实而又轻得不可思议的材料——而且它确实存在。

这种新材料由加拿大多伦多大学工程师托宾·菲莱特牵头的一个研究小组开发，它具有钢的韧性，但重量与泡沫塑料差不多。为开发这种物质，菲莱特及其团队想出了如何教会AI识别纳米结构的最佳配置，即在强度不受影响的情况下实现重量几乎可忽略不计。

纳米材料已经展示了一些惊人的特性。它们将坚韧的材料与晶格和蜂窝等微观几何结构相结合，实现了近乎不真实的强度。一些纳米材料甚至创下了强度、刚度和机械性能的纪录。但截至目前，大多数纳米材料的问题是，其纳米结构的几何设计无法在整个结构上均匀分布应力，从而会导致断裂。

为创造一种比此前更耐用的材料，必须先把人类的大脑团结起来，然后再去训练AI。菲莱特及其团队想出了一种算法，旨在通过为给定材料选择最佳几何结构来优化纳米材料设计。然后，他们训练AI去识别哪种结构能为该材料带来最佳机械性能。在本研究中，该材料是热解碳(由其他材料分解产生的碳)。AI得出了一种几乎坚不可摧的晶格结构。

研究人员在最近发表于德国《先进材料》杂志上的一项研究中说：“通过同时最大化机械响应和最小化相对密度……这些碳纳米晶格实现了碳钢的抗压强度和聚苯乙烯泡沫塑料的密度。”

在AI最初设计出这种材料后，3D打印又使其成为现实。由于对细节的要求高，其他纳米材料的打印时间都特别长，因此只能打印出少量材料。但纳米晶格的结构——一种具有开放单元的纳米材料——需要的打印时间较少。这种新型晶格材料在打印后再进行烘烤，通过一种被称为热解的过程，将所有其他物质都烧掉，最后只留下由碳构成的晶格。它能够支撑超过其质量100万倍的物体，却轻到足以在肥皂泡上保持平衡。

由于生产速度较快，这种新型纳米材料能够以之前无法实现的方式进行大规模生产。这种可规模生产性带来了机遇。例如，这种材料的轻质特性使其更容易佩戴，因此可用于假肢和植入物等医疗设备。它的轻质还意味着任何用它制成的交通工具——从汽车到火箭——都可以用更少的燃料来更快地行驶，从而降低成本并促进可持续性。

菲莱特的团队表示：“这些超材料有望彻底改变航空航天轻量化、国防领域弹道吸收、光学超快响应和许多其他当代设计应用的材料设计。”

随着技术进步，科学家最终或能生产出以前只能模拟的材料。这种材料也许还不完全算是“振金”，但已经非常接近了。（编译/王笛青）