นักวิจัยดึงมาจากอดีตเพื่อกำหนดอนาคตของการวิจัยแก้ว

Anonim

แก้วเป็นส่วนหนึ่งของสังคมเป็นเวลาหลายพันปีดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่วัสดุนี้จะมองไม่เห็นและมองข้าม แต่นักวิทยาศาสตร์ของ Penn State ได้วางแผนที่จะทำแผนที่จีโนมของแก้วและพัฒนาอนาคตของแก้ว

ความพยายามนี้เป็นส่วนหนึ่งของการริเริ่ม Genome วัสดุ (Material Genome Initiative) ซึ่งพยายามเพิ่มความเร็วในการพัฒนาวัสดุใหม่ ๆ เป็นสองเท่า

John Mauro ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุแห่งรัฐเพนน์สเตตกำลังสร้างชุดเครื่องมือทำนายแบบคาดการณ์ซึ่งรวมความรู้จากฟิสิกส์และเคมีแก้วเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแผนที่อาคารและคุณสมบัติของแก้วเหมือนกับความพยายามที่จะเข้าใจจีโนมของมนุษย์ ทีมงานของเขากำลังสร้างรากฐานที่แข็งแกร่งสำหรับทำความเข้าใจเกี่ยวกับองค์ประกอบของโครงสร้างและความสัมพันธ์ของสถาปัตยกรรมในระบบที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรม เขารายงานผลของเขาในฉบับล่าสุดของ ความเห็นปัจจุบันในรัฐของแข็งและวัสดุศาสตร์

"ความคิดในการถอดรหัสจีโนมของแก้วคือการที่เราใช้วิธีการสร้างแบบจำลองที่แตกต่างกันทั้งหมดนี้ตั้งแต่พื้นฐานฟิสิกส์จนถึงแบบจำลองเชิงประจักษ์และการเรียนรู้ด้วยเครื่อง" Mauro กล่าว "ด้วยการรวมเครื่องมือเหล่านี้เข้าไว้ด้วยกันเราสามารถหารูปแบบที่ดีที่สุดสำหรับคุณสมบัติของแก้วที่เราสนใจได้จากนั้นเราสามารถใช้ความรู้ใหม่นี้เพื่อปรับปรุงองค์ประกอบในปัจจุบัน

หนึ่งในพื้นที่ที่ Mauro ต้องการเสริมสร้างความร่วมมือระหว่างเคมีแก้วกับชุมชนฟิสิกส์แก้ว เขาได้ทำอาชีพออกจากการรวมทั้งสองพื้นที่และกล่าวว่าการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างวิชาเคมีและฟิสิกส์จะเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจกระจกได้ดีขึ้น

แนวคิดของโมเดลการเรียนรู้ด้วยเครื่องเพื่อพัฒนางานวิจัยวัสดุซึ่งคอมพิวเตอร์ขั้นสูงจะวิเคราะห์ตัวแปรและชุดค่าผสมที่นับไม่ถ้วนเพื่อค้นหาคุณสมบัติและการใช้งานใหม่ ๆ เป็นเวลาหลายปี แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้กลายเป็นแรงผลักดันอันเนื่องมาจากพลังการประมวลผลที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ

Mauro กล่าวว่านักประดิษฐ์แบบดั้งเดิมมองไปที่กระจกที่ปรับแต่งเพื่อให้ตรงกับคุณสมบัติเฉพาะ ตัวอย่างเช่น Corning's Gorilla Glass ซึ่ง Mauro ช่วยออกแบบเพิ่มความแข็งแรงให้กับกระจกโปร่งใสบาง ๆ อย่างไรก็ตามแนวทางของจีโนมจะช่วยให้นักประดิษฐ์คิดที่แตกต่างกันเพราะจะเน้นคุณสมบัติที่เป็นไปได้มากมายผ่านสูตรแก้ว องค์ประกอบของแก้วสามารถออกแบบเป็นวัสดุเฉพาะเพื่อตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดสำหรับการใช้งานในอนาคต

Mauro กล่าวว่า "มันแตกต่างจากการพยายามออกแบบแก้วที่ต้องการคุณสมบัติจำเพาะเพียงอย่างเดียวเพราะคุณสมบัติของเป้าหมายเหล่านี้มักจะเปลี่ยนไป "ด้วยวิธีการของจีโนมไม่ว่าเป้าหมายจะเปลี่ยนแปลงไปบ้างคุณก็สามารถที่จะสร้างบางอย่างเพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านั้นได้"

การคัดเลือกพื้นที่ที่แก้วยังคงมีการผลิตและจัดเก็บพลังงานที่ทันสมัยอาคารที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นชิ้นส่วนทางการแพทย์การส่งมอบและการส่งมอบยาแบบนาโนเมตรและเทคโนโลยีการแสดงผลข้อมูลคุณจึงเข้าใจถึงความสำคัญของการทำความเข้าใจคุณสมบัติที่เป็นไปได้ทั้งหมดของแก้วได้อย่างง่ายดาย

Mauro กล่าวว่า "บางคนมีแนวคิดเกี่ยวกับแก้วที่เป็นวัสดุเก่าเพราะมีการใช้มาหลายพันปีแล้ว "ตัวอย่างเช่นเราใช้กระจกหน้าต่างสำหรับรับยังมีจำนวนมากที่ทันสมัยเคมีฟิสิกส์และเทคโนโลยีวิศวกรรมที่จะเข้าสู่การผลิตกระจกหน้าต่างร่วมกันถ้าเราต้องการที่จะพัฒนารุ่นต่อไปของผลิตภัณฑ์แก้วเราจำเป็นต้องพัฒนา ความเข้าใจที่แท้จริงของแก้วจริงๆ "

menu
menu