人工智能优化聚合物复合材料制造,促进可持续发展
2026-02-22 09:04
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聚合物复合材料在现代工程中发挥着重要作用,然而其生产过程常面临复杂性高、效率低下等问题。近期,《化学科学与工程前沿》发表的一项研究提出,人工智能有望通过构建集成化、自我优化的生产系统,推动这一行业实现革新。

尧山实验室的通讯作者吴子杰博士表示:"人工智能与复合材料设计和制造的深度融合将促进行业从经验型向数据智能型转型。"根据Grand View Research的数据,全球人工智能制造市场在2024年价值为53.2亿美元,预计到2030年将达到478.8亿美元。吴子杰指出,人工智能不仅能够自动化任务、减少停机时间,还有助于资源的高效利用。

随着电动汽车的普及,制造商对效率、性能和可持续性的重视推动了轻质材料需求的增长。这些材料以高强度重量比著称,在汽车和交通领域应用广泛,有助于提升燃油效率、降低排放。IMARC Group的数据显示,全球轻质材料市场在2024年价值为224亿美元,预计到2033年将增长至3928亿美元。

吴子杰强调,该研究展示了人工智能如何连接设计、工艺选择和质量控制。与传统方法不同,新框架利用机器学习和数字孪生技术,将整个生产链作为一个连贯过程进行模拟和优化。例如,通过物理信息神经网络建模固化阶段,人工智能可分析历史传感器数据,预测最佳加热和压力曲线,从而缩短周期时间、降低能耗。

尽管人工智能技术带来进步,但也引发了一些担忧。一项由Morning Consult进行的调查发现,69%的美国选民担心人工智能可能影响制造业就业。美国制造业联盟主席斯科特·保罗表示:"我们的劳动力格局正在经历变革,但人工智能的繁荣不一定意味着工厂就业的流失。"

在行业应用方面,波音和空客等航空航天公司已开始试点人工智能工具,以优化高压釜工艺和自动纤维铺放,并报告了精度和产量的提升。对于可持续性,人工智能驱动的制造不仅减少了交通排放,还支持开发具有嵌入式传感器或自愈能力的智能复合材料。这项研究为现代化复合材料制造提供了清晰路线,利用人工智能进行集成工艺控制,有助于提升产品质量、生产灵活性,并推动工业向更创新、可持续的方向发展。

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