双韧性和超强陶瓷：通过贝叶斯优化实现多尺度韧性机制
应用物理
2024-06-21 v1
摘要
我们提出一种以优化为导向的创造双韧性陶瓷材料的方法，采用砖石与骨料结构，其中骨料本身经过变形韧化处理，旨在同时实现高强度和高韧性水平。具体而言，我们设计一种材料，其中高强度氧化铝砖通过钙化锆石骨料相互连接。由于这种材料的设计需要通过多尺度韧性机制驱动，传统的试错方法十分繁琐，我们提出将贝叶斯优化框架作为方法学的内在组成部分，以简化和加速设计过程。我们使用高斯过程来模拟材料的力学响应，并实现一种考虑实验变更成本的成本感知批量贝叶斯优化，以高效识别最佳设计过程参数。该方法加速了材料力学性能的优化。结果，我们开发了一种受生物启发的全陶瓷复合材料，表现出极佳的弯曲强度(704 MPa)和断裂韧性(13.6 MPa m^0.5)之间的卓越平衡。
引用
@article{arxiv.2406.14423,
title = {Double-tough and ultra-strong ceramics: leveraging multiscale toughening mechanisms through Bayesian Optimization},
author = {Francesco Aiello and Jian Zhang and Johannes C. Brouwer and Mauro Salazar and Diletta Giuntini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.14423},
year = {2024}
}