你可能完全意想不到，AI竟然发明了一款颠覆性的超轻纳米材料，比泡沫还轻，但强度却可以和碳钢媲美。这意味着什么？如果用它替换飞机上的钛合金零件，每替换 1 公斤就能每年节省 80 升燃料！论文已发表在1月23日国际权威期刊《先进材料》上。

传统上，材料科学家们设计新材料时往往依赖经验和直觉。但加拿大多伦多大学的彼得·塞勒斯（Peter Serles）和他的团队决定另辟蹊径——让 AI 来设计材料结构。

他们使用了一种叫做\"多目标贝叶斯优化\"的机器学习算法。这听起来很复杂，但其实就像是让 AI 在玩一个特殊的\"乐高\"游戏：AI 需要用最少的材料（想象成乐高积木），搭建出最坚固的结构。

有趣的是，AI 设计出的结构完全出乎研究人员的意料。它没有照搬训练数据中的成功案例，而是自主学习，预测出了全新的晶格几何结构。这些结构看上去可能有点\"不走寻常路\"，但效果确实惊人：其密度仅为 215 kg/m³（相当于泡沫塑料），却拥有高达 360 MPa 的强度（可与碳钢媲美），也就是说强度提升了 118%，弹性模量提高了 68%！

但纸上得来终觉浅，如何把 AI 设计的纳米结构变成现实呢？

研究团队使用了一台价值数十万美元的特殊 3D 打印机——纳米写入光子专业系统GT2（Nanoscribe Photonic Professional GT2）。这台打印机可以在头发丝直径的千分之一尺度上进行精确打印。他们成功打印出了由 1875 万个晶格单元组成的材料样品，这个数字之大令人瞠目结舌！

在研究过程中，团队还意外发现了一个有趣的现象：当材料结构尺寸降到 300 纳米时，其中的碳原子会自发形成一种特殊的梯度结构，这进一步增强了材料的性能。这就像是大自然给了他们一个意外的惊喜！

当然，这项研究还存在一些局限：生产成本目前还很高，规模化制造仍面临挑战，实际应用环境下的长期性能还需要进一步验证。

但这项研究无疑开启了一个新的方向：让 AI 来设计纳米材料。未来，我们可能会看到更多 AI 设计的神奇材料应用到飞机、汽车、建筑等领域。

参考文献

Serles, P., et al. (2025). Ultrahigh Specific Strength by Bayesian Optimization of Carbon Nanolattices. Advanced Materials, 2410651.