Составы биоразлагаемых сплавов оптимизируют по новой стратегии | Новости науки
Ученые молодежной лаборатории УУНиТ в Межвузовском кампусе разработали стратегию определения составов биоразлагаемых сплавов для биоимплантов с оптимальным набором характеристик, связанных с прочностью и коррозионной стойкостью, сообщили в пресс-службе вуза.
В последнее время в материаловедческом сообществе, занятом разработкой новых биоразлагаемых сплавов и оптимизацией их функциональных характеристик, возникла так называемая проблема «проб и ошибок», которую невозможно в достаточной мере решить с помощью традиционных экспериментов или моделирования из-за их чрезвычайно высокой стоимости и временных затрат.
Это связано с тем, что состав возможных сплавов варьируется в широком диапазоне, например, используются Mg, Zn, Li, Cu, Ag и т.д. Кроме того, применяется большой набор параметров получения и обработки сплавов, таких как режим деформации, температура, скорость деформации, гидростатическое давление и общая деформация при интенсивной пластической деформации, мощность лазера и скорость сканирования в аддитивном производстве.
«Для прогнозирования состава биоразлагаемых сплавов с оптимизированными ключевыми характеристиками, такими как скорость коррозии и предел текучести, была создана новая стратегия, основанная на обработке большого массива экспериментальных данных с использованием машинного обучения и многоцелевой оптимизации на основе подхода Парето-фронта. Алгоритм оптимизации, лежащий в основе фронта Парето, использует многоцелевой подход, опираясь на эволюционные алгоритмы, которые работают путем генерации популяции решений-кандидатов — каждое с различными комбинациями скорости коррозии и предела текучести — и их итеративной эволюции. В результате алгоритм сходится к набору недоминируемых решений, которые представляют собой наилучший возможный компромисс между заданными целями», — рассказала один из авторов исследования, руководитель молодежной лаборатории «Металлы и сплавы при экстремальных воздействиях» Евразийского НОЦ, доктор физико-математических наук Елена Корзникова.
Ученые отмечают, что разработанный подход помогает прогнозировать наиболее подходящие составы биоразлагаемых сплавов в зависимости от требований, предъявляемых к их механическим и коррозионным свойствам, что важно для создания совершенных биоимплантов на их основе. Предложенный метод также может быть использован для решения многоцелевых задач оптимизации состава и характеристик конструкционных материалов, применяемых в энергетике, промышленности, и нефтегазовом секторе.
По поручению Президента Владимира Путина в России создается сеть современных кампусов. К 2030 году в стране должно появиться созвездие из 25 кампусов. Работу по данному направлению ведет Правительство Российской Федерации и Минобрнауки России. В настоящее время при поддержке национального проекта «Молодежь и дети» проектируются и строятся 24 таких студгородка. К 2036 году количество кампусов увеличится до 40.
Проект уфимского Межвузовского кампуса – это студенческое пространство с жилыми помещениями на 4,3 тысячи человек, учебно-научным комплексом, лабораториями, деловыми зонами, магазинами, уютными скверами и другими объектами комфортной городской среды, которые также будут доступны для всех жителей и гостей Уфы.