Vidrio para tecnologías como pantallas, tabletas, laptops, teléfonos inteligentes, y las células solares necesitan pasar la luz, pero podría beneficiarse de una superficie que repele el agua, tierra, petróleo, y otros líquidos. Investigadores de la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh han creado un vidrio nanoestructurado que se inspira en las alas de la mariposa de alas de vidrio para crear un nuevo tipo de vidrio que no solo es muy claro en una amplia variedad de longitudes de onda y ángulos, pero también es antivaho.

El equipo publicó recientemente un artículo que detalla sus hallazgos:"Creación de un supertransmisor omnifóbico antiempañante duradero inspirado en una mariposa de alas de vidrio, Vidrio nanoestructurado superclear a través del aprendizaje y la optimización bayesianos "en Materiales Horizontes . Recientemente presentaron este trabajo en la conferencia ICML en el tema "Cambio climático:¿Cómo puede ayudar la IA?" taller.

El vidrio nanoestructurado tiene nanoestructuras aleatorias, como el ala de la mariposa de cristal, 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 las demandas de brillo y energía en pantallas que podrían, por ejemplo, extender la vida de la batería. El vidrio es antirreflectante en ángulos más altos, mejorando los ángulos de visión. El vidrio también tiene poca bruma, menos del 0,1%, lo que da como resultado imágenes y texto muy claros.

"El vidrio es superomnifóbico, lo que significa que repele una amplia variedad de líquidos como el 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 anti-empañamiento, ya que la condensación del agua tiende a deslizarse fácilmente de la superficie, y la vista a través del cristal permanece despejada. Finalmente, el vidrio nanoestructurado es resistente a la abrasión debido a sus propiedades de autocuración:la abrasión de la superficie con una esponja áspera daña el revestimiento, pero calentarlo le devuelve su función original ".

Superficies naturales como hojas de loto, Los ojos de polilla y las alas de mariposa muestran propiedades omnifóbicas que los hacen autolimpiables. resistentes a las bacterias y repelentes al agua:adaptaciones para la supervivencia que evolucionaron durante millones de años. Los investigadores han buscado durante mucho tiempo inspiración en la naturaleza para replicar estas propiedades en un material sintético, e incluso para mejorarlos. Si bien el equipo no pudo confiar en la evolución para lograr estos resultados, en su lugar, utilizaron el aprendizaje automático.

"Algo significativo sobre la investigación del vidrio nanoestructurado, en particular, es que nos asociamos con SigOpt para utilizar el aprendizaje automático para alcanzar nuestro producto final, "dice Paul Leu, Doctor., profesor asociado de ingeniería industrial, cuyo laboratorio llevó a cabo la investigación. El Dr. Leu tiene nombramientos secundarios en ingeniería mecánica y ciencia de materiales e ingeniería química. "Cuando creas algo como esto, no comienzas con muchos datos, y cada prueba lleva mucho tiempo. Usamos el aprendizaje automático para sugerir variables a cambiar, y como resultado nos llevó menos intentos crear este material ".

"La optimización bayesiana y la búsqueda activa son las herramientas ideales para explorar el equilibrio entre transparencia y omnifobicidad de manera eficiente, es decir, sin necesidad de miles de fabricaciones, que requieren cientos de días ", dijo Michael McCourt, Doctor., ingeniero de investigación en SigOpt. Bolong Cheng, Doctor., compañero ingeniero de investigación en SigOpt, adicional, "El aprendizaje automático y las estrategias de inteligencia artificial 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 una nueva aplicación".

"Creando un Supertransmisor omnifóbico antiempañante duradero inspirado en una mariposa de alas de cristal, Vidrio superclear nanoestructurado a través del aprendizaje y la optimización bayesianos "fue coautor de Sajad Haghanifar, y Paul Leu, de la Escuela de Ingeniería Swanson de Pitt; Michael McCourt y Bolong Cheng de SigOpt; y Paul Ohodnicki y Jeffrey Wuenschell del Laboratorio Nacional de Energía del Departamento de Energía de EE. UU.