Verre pour les technologies telles que les écrans, comprimés, ordinateurs portables, smartphone, et les cellules solaires doivent laisser passer la lumière, mais pourrait bénéficier d'une surface qui repousse l'eau, saleté, huile, et autres liquides. Des chercheurs de la Swanson School of Engineering de l'Université de Pittsburgh ont créé un verre à nanostructure qui s'inspire des ailes du papillon de verre pour créer un nouveau type de verre qui est non seulement très clair sur une grande variété de longueurs d'onde et d'angles, mais est également antibuée.

L'équipe a récemment publié un article détaillant leurs découvertes :"Creating Glasswing-Butterfly Inspired Durable Antifogging Omniphobic Supertransmissive, Verre nanostructuré super clair grâce à l'apprentissage et à l'optimisation bayésiens" dans Horizons de matériaux . Ils ont récemment présenté ce travail à la conférence ICML dans le cadre du "Changement climatique :comment l'IA peut-elle aider ?" atelier.

Le verre nanostructuré a des nanostructures aléatoires, comme l'aile de papillon glasswing, qui sont plus petites que les longueurs d'onde de la lumière visible. Cela permet au verre d'avoir une transparence très élevée de 99,5% lorsque les nanostructures aléatoires sont des deux côtés du verre. Cette haute transparence peut réduire la luminosité et les demandes de puissance sur les écrans qui pourraient, par exemple, prolonger la durée de vie de la batterie. Le verre est antireflet sur des angles plus élevés, améliorer les angles de vision. Le verre a également une faible brume, moins de 0,1%, ce qui donne des images et du texte très clairs.

"Le verre est superomniphobe, ce qui signifie qu'il repousse une grande variété de liquides tels que le jus d'orange, café, l'eau, du sang, et du lait, " explique Sajad Haghanifar, auteur principal de l'article et doctorant en génie industriel à Pitt. "Le verre est aussi anti-buée, comme la condensation de l'eau a tendance à rouler facilement de la surface, et la vue à travers la vitre reste dégagée. Finalement, le verre nanostructuré résiste à l'abrasion en raison de ses propriétés d'auto-guérison - l'abrasion de la surface avec une éponge rugueuse endommage le revêtement, mais la chauffer lui redonne sa fonction d'origine."

Les surfaces naturelles comme les feuilles de lotus, les yeux de mite et les ailes de papillon présentent des propriétés omniphobes qui les rendent autonettoyants, résistant aux bactéries et hydrofuge - des adaptations pour la survie qui ont évolué sur des millions d'années. Les chercheurs se sont longtemps inspirés de la nature pour reproduire ces propriétés dans un matériau synthétique, et même de les améliorer. Bien que l'équipe ne puisse pas compter sur l'évolution pour atteindre ces résultats, ils ont plutôt utilisé l'apprentissage automatique.

"Quelque chose d'important dans la recherche sur le verre nanostructuré, en particulier, est que nous nous sommes associés à SigOpt pour utiliser l'apprentissage automatique pour atteindre notre produit final, " dit Paul Leu, Doctorat., professeur agrégé de génie industriel, dont le laboratoire a mené la recherche. Le Dr Leu détient des postes secondaires en génie mécanique, en science des matériaux et en génie chimique. "Quand vous créez quelque chose comme ça, vous ne commencez pas avec beaucoup de données, et chaque essai prend beaucoup de temps. Nous avons utilisé l'apprentissage automatique pour suggérer des variables à modifier, et il nous a fallu moins d'essais pour créer ce matériau en conséquence."

"L'optimisation bayésienne et la recherche active sont les outils idéaux pour explorer efficacement l'équilibre entre transparence et omniphobie, C'est, sans avoir besoin de milliers de fabrications, nécessitant des centaines de jours. » a déclaré Michael McCourt, Doctorat., ingénieur de recherche chez SigOpt. Bolong Cheng, Doctorat., collègue ingénieur de recherche chez SigOpt, ajoutée, « Les stratégies d'apprentissage automatique et d'IA ne sont pertinentes que lorsqu'elles résolvent de vrais problèmes ; nous sommes ravis de pouvoir collaborer avec l'Université de Pittsburgh pour apporter la puissance de l'apprentissage actif bayésien à une nouvelle application. »

"Créer une supertransmissive omniphobe antibuée durable inspirée de Glasswing-Butterfly, Superclear Nanostrcutured Glass Through Bayesian Learning and Optimization" a été co-écrit par Sajad Haghanifar, et Paul Leu, de la Swanson School of Engineering de Pitt; Michael McCourt et Bolong Cheng de SigOpt; et Paul Ohodnicki et Jeffrey Wuenschell du National Energy Laboratory du Département de l'énergie des États-Unis.