Pasukan penyelidik di Universiti Tufts telah memperkenalkan Morpho, perisian sumber terbuka revolusioner untuk mengoptimumkan bahan lembut. Alat terobosan ini memudahkan proses kompleks pemodelan bahan lembut dan cair, menjadikan sains bahan termaju boleh diakses oleh khalayak yang lebih luas.
Dalam lonjakan yang ketara untuk sains bahan dan kejuruteraan, sekumpulan penyelidik di Universiti Tufts yang diketuai oleh Tim Atherton, seorang profesor fizik, telah melancarkan Morpho, perisian sumber terbuka inovatif yang direka untuk menyelesaikan masalah pengoptimuman bentuk yang kompleks untuk bahan lembut.
"Banyak perkara yang menarik dalam sains dan kejuruteraan ialah masalah pengoptimuman bentuk, " kata Atherton dalam siaran berita. "Ini mungkin bermakna menghasilkan kontur yang terbaik untuk bandar untuk menampung lalu lintas dan pejalan kaki, atau bentuk dasar sungai dengan air yang mengalir di atasnya."
Secara tradisinya, mereka bentuk bahan tegar seperti logam atau konkrit adalah agak mudah kerana model matematik yang mantap. Walau bagaimanapun, bahan lembut - termasuk tisu biologi, membran dan juga cecair yang boleh berubah bentuk - menimbulkan satu set cabaran yang unik kerana keupayaannya untuk berubah bentuk di bawah pelbagai daya. Cabaran ini jelas dalam aplikasi seperti injap jantung tiruan dan bahan robotik lembut.
Atherton, bersama-sama dengan James Adler, profesor matematik, dan Chaitanya Joshi, seorang sarjana pasca doktoral dalam fizik, membangunkan Morpho untuk menangani kerumitan ini. Perisian, diperincikan dalam kajian diterbitkan dalam jurnal Nature Computational Science, menawarkan platform percuma yang mesra pengguna yang memenuhi spektrum luas senario reka bentuk.
"Pakej pemodelan tradisional digunakan untuk pengoptimuman geometri struktur tegar, dan biasanya tidak direka untuk menyelesaikan masalah pengoptimuman bentuk untuk bahan lembut," tambah Atherton. “Jurutera biasanya perlu menghasilkan rumusan matematik mereka sendiri untuk bahan lembut, yang boleh mencabar. Morpho menyediakan satu set alat untuk membantu sesiapa sahaja menyelesaikan masalah ini dengan mudah."
Bahan lembut mempamerkan tingkah laku yang kompleks apabila berinteraksi dengan persekitarannya. Sebagai contoh, membran boleh dipengaruhi oleh mampatan, aliran cecair, tekanan dan getaran, menjadikan bentuk terakhirnya tidak dapat diramalkan.
Untuk memodelkan gelagat ini, Morpho menggunakan analisis elemen terhingga, memecahkan bahan kepada bentuk yang lebih kecil dan boleh diurus dan menyelesaikan persamaan untuk setiap satu untuk meramal konfigurasi optimum.
Di luar bahan lembut, keupayaan Morpho meluas kepada menyelesaikan masalah pembungkusan dan memodelkan sistem heterogen yang merangkumi kedua-dua komponen keras dan lembut. Fleksibiliti ini menjadikannya alat yang berharga untuk pelbagai industri, daripada pembuatan farmaseutikal kepada logistik dan kejuruteraan bioperubatan.
"Anda sebenarnya tidak memerlukan banyak latihan mengenai program ini untuk menangani masalah yang rumit," tambah Atherton. "Saya telah melihat pelajar bawah ijazah dalam beberapa minggu selepas mempelajari Morpho menggunakan pakej untuk menyelesaikan masalah gred penyelidikan, yang menakjubkan."
sumber: Universiti Tufts