韩国科学技术院（KAIST）研究团队与海外研究团队合作，利用纳米结构开发出一种超轻量、高强度新材料。该新材料在保持高刚性和高强度的同时，将轻量化性能最大化，其结构可进行定制化设计，预计今后将在汽车、航空、出行等产业领域得到广泛应用。
KAIST表示，机械工程系Yoo Seunghwa教授研究团队与多伦多大学Tobin Filleter教授（Prof. Tobin Filleter）研究团队合作，开发出一种在保持高刚性和高强度的同时，可最大化轻量化性能的“纳米晶格结构”，相关成果于18日对外公布。
研究团队在研究过程中，通过对晶格结构中梁（beam）形状进行优化，在保持轻量化的同时，重点提升刚性和强度。
尤其是，研究团队利用多目标贝叶斯优化（Multi-objective Bayesian Optimization）算法，开展同时兼顾拉伸与剪切刚度提升以及减重需求的最优设计。通过这一方法，研究团队证明，相较于传统方式，仅利用较少的数据（400个数据）也能够对最优晶格结构进行预测性设计。
多目标贝叶斯优化算法是一种在同时考虑多个目标的前提下寻找最优解的方法，即便在存在不确定性的情形下，也能高效地反复进行数据收集和结果预测，从而推进优化过程。
研究团队在纳米尺度上最大化了“尺寸越小、力学性能越优”的效应，利用热解碳（pyrolytic carbon）材料实现了超轻量、高强度、高刚性的纳米晶格结构。热解碳材料是通过在高温下分解有机物获得的一种碳材料，具有优异的耐热性和强度，目前广泛应用于半导体设备涂层、人工关节涂层等多种产业领域。
为实现纳米晶格结构，研究团队采用了双光子聚合（two-photon polymerization，一种利用激光束，使特定波长的两个光子被同时吸收时才发生聚合反应的先进光学制造技术），精密制造出复杂的纳米晶格结构。此外，在力学性能评估中确认，该结构兼具接近钢材的强度和相当于泡沫塑料的轻量化水平。
Yoo Seunghwa教授表示：“本次技术通过采用三维纳米晶格结构，解决了传统设计方式中的应力集中问题，在同时实现超轻量化和高强度的新材料开发方面取得了重要进展。研究团队开发的技术有望满足今后汽车产业和航空航天产业的轻量化需求，并通过定制化设计，为更广泛的多种产业应用打开可能性。”
此外，本次研究在科学技术信息通信部支持的多相材料创新生产工艺研究中心项目（工程研究中心项目）以及食品医药品安全处的M3DT（医疗器械数字开发工具）项目、KAIST国际合作项目的资助下完成。
研究结果已于上月23日发表在国际学术期刊《Advanced Materials》上。
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