《丰田与日本科学家合作材料信息技术 可制成所需的铝合金》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2020-09-08
  • 据外媒报道,日本国立材料科学研究所(National Institute for Materials Science)的科学家们研发了一种机器学习工艺,可以获取具有特定以及所需机械性能的铝合金。此种方法可能会促进新材料的发现。

    铝合金是一种轻质节能材料,主要由铝制成,但也含有镁、锰、硅、锌和铜等其他元素。各种元素和制造工艺的组合决定了该合金面对各种应力的弹性如何。例如,5000系列铝合金含镁和其他几种元素,可用作建筑物、汽车和加压容器的焊接材料;而7000系列铝合金含锌,通常还含镁和铜,最常用于自行车车架。

    验证各种元素和制造工艺的组合以生产铝合金非常耗时且昂贵,为克服这一问题,日本国立材料科学研究所的Ryo Tamura与同事和丰田汽车公司(Toyota Motor Corporation)合作,研发了一种材料信息技术,该技术可以将已知的铝合金数据库数据输入到机器学习模型中,从而训练模型理解合金不同机械性能与不同组成元素之间的关系,以及与生产过程中应用的热处理类型之间的关系。一旦该模型被提供了足够的数据,就可以预测生产具有特定机械性能的新合金需要什么元素和生产工艺,而且所有上述工作都无需人工输入或监督。

    例如,该模型发现,通过增加锰和镁的含量,减少铝的含量,可以制造出具有高抗应力和抗变形特性的5000系列铝合金。Tamura表示:“此类信息有助于研发合金等新材料,以满足工业需要。”

    该模型采用了一种称为马尔科夫链蒙特卡洛(Markov chain Monte Carlo)的数据统计法,会利用算法获取信息,然后用图形展示结果,从而方便将不同变量之间的关联实现可视化。通过在训练过程中输入更大的数据集,该机器学习方法也变得越来越可靠。

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    • 编译者:冯瑞华
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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2018-05-21
    • 《日本经济新闻》5月14日报道,名古屋大学教授天野浩利用为他赢得诺贝尔奖的研究成果——蓝色发光二极管(LED)成功研发出节能效果出众的半导体材料。目前已经找到了将这一材料应用于空调等家电产品的办法。天野教授还与丰田汽车工业公司和电装公司等民间企业合作,力争在两年内降低成本并投入实际使用。   报道称,2014年,天野教授与名城大学的赤崎勇博士、美国加州大学的中村修二博士共同获得了诺贝尔物理学奖。天野的研究成果——利用氮化镓制成的蓝色LED也广受赞誉。他这一次同样是以氮化镓为原料,研发出了能够操控电力的“功率半导体”。   报道介绍,研究人员制造出了约1毫米见方的一小块半导体,它能够稳定传输家电使用过程中所需的10安培电流。如果用在存储大量数据的服务器或者空调等电器上的话,将可以节省近10%的耗电量。   报道称,氮化镓在加工成半导体的过程中原本容易出现缺陷,产生热量,导致材料劣化。天野教授等研究人员提高了材料的耐久性,即便有缺陷出现也难以导致材料劣化。找到了解决耐久性问题的办法后,新材料也就达到了商用水平。通过与民间企业合作,预计两年后成本将降至此前的百分之一。   报道称,据悉,一旦制造成本降至百分之一以下,这种新产品就有望替代使用矽和碳化矽制造的现有功率半导体。   报道称,功率半导体材料不仅可以用于家电,在研发竞争激烈的电动汽车领域也备受期待。天野教授的目标是在未来进一步推动此次研发出的新材料在电动汽车上的应用。   报道介绍,该研究项目是由文部科学省发起,以天野教授为核心,联合丰田汽车等约40家企业共同开展的。企业和大学带来了各自的实验数据,攻克了在实用化方面存在的问题。原本阻碍氮化镓半导体元件在家电产品上使用的大电流问题也找到了解决的办法,技术难题被全部扫清。