El vidrio para tecnologías como pantallas, tabletas, computadoras portátiles, teléfonos inteligentes y celdas solares necesita pasar luz, pero podría beneficiarse de una superficie que repele el agua, la suciedad, el aceite y otros líquidos. Investigadores de la Escuela de Swanson de la Universidad de PittsburghEngineering ha creado un vidrio de nanoestructura que se inspira en las alas de la mariposa glasswing para crear un nuevo tipo de vidrio que no solo es muy claro en una amplia variedad de longitudes de onda y ángulos, sino que también es antiempañamiento.
El equipo publicó recientemente un artículo que detalla sus hallazgos: "Creación de Glasswing-Butterfly Inspirado Durable Antifogging Omniphobic Supertransmissive, Superclear Nanostructured Glass Through Bayesian Learning and Optimization" en Horizontes de materiales doi: 10.1039 / C9MH00589G. Recientemente presentaron este trabajo en la conferencia ICML en el taller "Cambio climático: ¿Cómo puede ayudar la IA?".
El vidrio nanoestructurado tiene nanoestructuras aleatorias, como el ala de mariposa con alas de vidrio, que son más pequeñas que las longitudes de onda de la luz visible. Esto permite que el vidrio tenga una transparencia muy alta del 99.5% cuando las nanoestructuras aleatorias están en ambos lados del vidrio.Esta alta transparencia puede reducir el brillo y las demandas de energía en pantallas que podrían, por ejemplo, prolongar la vida útil de la batería. El vidrio es antirreflectante en ángulos más altos, lo que mejora los ángulos de visión. El vidrio también tiene poca turbidez, menos del 0.1%, lo que resulta en muyimágenes claras y texto.
"El vaso es superomnifóbico, lo que significa que repele una amplia variedad de líquidos como jugo de naranja, café, agua, sangre y leche", explica Sajad Haghanifar, autor principal del artículo y candidato a doctorado en ingeniería industrial en Pitt ".El vidrio también es antiempañamiento, ya que la condensación de agua tiende a deslizarse fácilmente de la superficie, y la vista a través del vidrio permanece sin obstrucciones. Finalmente, el vidrio nanoestructurado es duradero debido a la abrasión debido a sus propiedades de autocuración - abrasión de la superficie conuna esponja rugosa daña el revestimiento, pero al calentarlo se restaura a su función original "
Las superficies naturales como las hojas de loto, los ojos de polilla y las alas de mariposa muestran propiedades omnifóbicas que los hacen autolimpiantes, resistentes a las bacterias y repelentes al agua, adaptaciones para la supervivencia que evolucionaron durante millones de años. Los investigadores han buscado la inspiración de la naturaleza durante mucho tiempo.replicar estas propiedades en un material sintético e incluso mejorarlas. Si bien el equipo no podía confiar en la evolución para lograr estos resultados, en su lugar utilizaron el aprendizaje automático.
"Algo significativo sobre la investigación de vidrio nanoestructurado, en particular, es que nos asociamos con SigOpt para utilizar el aprendizaje automático para llegar a nuestro producto final", dice Paul Leu, PhD, profesor asociado de ingeniería industrial, cuyo laboratorio realizó la investigación. Dr. Leu tiene citas secundarias en ingeniería mecánica y ciencia de materiales e ingeniería química. "Cuando creas algo como esto, no comienzas con una gran cantidad de datos, y cada prueba lleva mucho tiempo. Utilizamos el aprendizaje automático para sugerirvariables para cambiar, y nos tomó menos intentos para crear este material como resultado ".
"La optimización bayesiana y la búsqueda activa son las herramientas ideales para explorar el equilibrio entre la transparencia y la omnifobia de manera eficiente, es decir, sin necesidad de miles de fabricaciones, que requieren cientos de días", dijo Michael McCourt, PhD, ingeniero de investigación en SigOpt. Bolong Cheng, PhD, compañero ingeniero de investigación en SigOpt, agregó: "El aprendizaje automático y las estrategias de IA solo son relevantes cuando resuelven problemas reales; estamos entusiasmados de poder colaborar con la Universidad de Pittsburgh para llevar el poder del aprendizaje activo bayesiano a un nuevosolicitud."
Sajad Haghanifar y Paul Leu, de la Escuela de Ingeniería Swanson de Pitt; Michael McCourt y Bolong Cheng de SigOpt, y Paul Leu, coautores de "Creación de Glasswing-Butterfly inspirado, duradero, antifogging, supertransmisivo, supertransmisivo, supercristalino nanocristalino a través del aprendizaje bayesiano y la optimización"y Jeffrey Wuenschell del Laboratorio Nacional de Energía del Departamento de Energía de EE. UU.
El proyecto fue apoyado en parte por un Premio CARRERA de la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Pittsburgh . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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