Toxuculuq artıq sviter, papaq və yorğan kimi tanış əşyaların hazırlanması ilə məhdudlaşmır.

Harvard Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbinin (SEAS) tədqiqatçıları ənənəvi toxuculuq texnikalarının forma dəyişdirə, hərəkəti hiss edə və açar kimi işləyə bilən funksional parçalar yaratmaq üçün istifadə edilə biləcəyini göstəriblər. Bu yanaşma proqramlaşdırıla bilən yeni nəsil tekstil məhsullarının inkişafına kömək edə bilər.

Komanda bir sabit formadan digərinə “keçə” bilən ixtisaslaşmış, maşınla toxunmuş parçalar hazırladı. Fiziklər çoxsaylı sabit konfiqurasiyaları qorumaq qabiliyyətini çoxsaylı sabitlik kimi təsvir edirlər.

Tədqiqata bu yaxınlarda doktorantura təhsili almış və hazırda Tətbiqi Mexanika üzrə Uilyam və Ami Kuan Danoff professoru Katia Bertoldinin laboratoriyasında postdoktoral əməkdaş olan Kausalya Mahadevan rəhbərlik etmişdir. Nəticələr Advanced Functional Materials jurnalında dərc edilmişdir.

Fizikanın Trikotaj Tekstillərə Gətirilməsi

Bertoldinin laboratoriyasında bakalavr təhsili aldığı vaxtdan işləməyə başlayan Mahadevan dedi: “Mən həmişə parçalar və tekstil məhsulları, onlarla nələr hazırlaya və nələr qura biləcəyimiz barədə həyəcanlı olmuşam. Tekstildə çoxsaylılıqla bağlı fikirlərimiz tekstil sənətçilərindən və onların strukturlara necə yanaşmalarından, eləcə də [Bertoldinin] laboratoriyasının ənənəvi olaraq bərk cisimlərdə qeyri-xətti mexanika haqqında düşünməsindən ilhamlanaraq yaranıb. Tekstil məhsulları haqqında düşünməyə bu kontekstdə yanaşmağa çalışdıq.”

Bu formanı əymək və sonra saxlamaq üçün hazırlanmış materiallar çox vaxt polimerlərin qəliblənməsi və onların içərisindəki qalıq gərginliklərin diqqətlə idarə olunması yolu ilə istehsal olunur. Lakin bu işdə tədqiqatçılar nümayiş etdirdilər ki, şapka və əlcək istehsalında istifadə olunan eyni sənaye üsulu olan arğac toxuması yalnız iplikdən istifadə edərək mürəkkəb əyri strukturlar yarada bilər.

Komanda yüksək elastik ipliklər seçdi və müxtəlif iplikləri toxuculuq materialının əks üzlərinə yerləşdirən örtük adlanan toxuma üsulundan istifadə etdi. Bu kombinasiya təbii olaraq üçölçülü formalara bükülən sıx, qalın parçalar istehsal etdi. Təsir kəsilmiş köynəyin alt kənarının yuxarıya doğru bükülməsinə səbəb ola biləcək eyni əsas davranışa əsaslanır.

Mahadevan dedi: “Saplıq seçimi və maşın parametrləri seçimləri, əsasən, mümkün qədər tez toxunacaq bir parça seçməyə imkan verdi”.

Sabit Formalar Arasında Birləşən Parçalar

Tədqiqatçılar daha sonra üfüqi və şaquli zolaqları sistematik kombinasiyalarda yerləşdirdilər. Bu, onlara müxtəlif konfiqurasiyalar arasında ilişib qala bilən və hər birində sabit qala bilən tekstil parçaları yaratmağa imkan verdi, bu, bir növ ya açıq, ya da sönmüş vəziyyətdə qalan işıq açarı kimidir.

Parçanın həndəsəsinin və material xüsusiyyətlərinin bu ani keçirmə davranışına necə təsir etdiyini öyrənərək, komanda toxunmuş tekstillərin çoxsaylı sabitləşməsinə imkan verən fiziki şərtləri müəyyən etdi. Onlar həmçinin hər bir tekstili ayrıca iplik telini modelləşdirməyə çalışmaq əvəzinə, davamlı material kimi qəbul edərək davranışı uğurla simulyasiya etdilər.

Tədqiqatçılar daha sonra texnologiyanın praktik cihazlarda necə istifadə oluna biləcəyini nümayiş etdirmək üçün nazik keçirici ipliklər əlavə etdilər. Bu keçirici liflər toxunmuş strukturları parça bir konfiqurasiyadan digərinə keçdikdə elektrik vəziyyətini dəyişən yumşaq, dartıla bilən elektrik açarlarına çevirdi.

Addım Sayğaclarından Rəng Dəyişdirən İşıqlara

Bir nümayişdə, komanda tekstil sabit vəziyyətləri arasında hərəkət edərkən LED-i yandırıb-söndürən çoxsaylı trikotaj örtük yaratdı.

Onlar həmçinin diz və ya dirsəyin üzərinə yerləşdirilə bilən geyilə bilən tekstil açarı da hazırladılar. Oynaq əyildikdə yaranan çırpılma hərəkəti Arduino tərəfindən aşkarlana və addımları saymaq üçün istifadə edilə bilər.

Digər bir prototip, üç ayrı çoxsaylı stabil açardan ibarət yenidən konfiqurasiya edilə bilən lampa kölgəsi idi. Hər bir açar, parça hissələri konfiqurasiyalar arasında dartıldıqca və qırıldıqca fərqli bir rəng işığını idarə edirdi. Bu cihazlar, layihədən digər nümunələrlə birlikdə, bu yaxınlarda Art Lab-da quraşdırılmış bir cihazda nümayiş etdirildi .

Tədqiqatçılar müxtəlif işığın rənglərinə uyğun çoxsaylı sabit açarları olan yenidən konfiqurasiya edilə bilən bir lampa kölgəsi hazırladılar.

Ölçülən Ağıllı Tekstillərə Potensial Yol

Əhəmiyyətli olan odur ki, Mahadevan və həmkarlarının istifadə etdiyi dəzgahlar artıq geyim fabriklərində mövcud olan sənaye toxuculuq avadanlıqlarına bənzəyir. Bu uyğunluq, texnikaya əsaslanan cihazların potensial olaraq nisbətən tez bir zamanda miqyaslandırıla biləcəyini göstərir.

Elmi baxımdan, bu iş toxuculuqları qeyri-xətti mexaniki metamateriallar sahəsinə də yaxınlaşdırır. Bu mühəndislik konstruksiyaları faydalı funksiyalar təmin edən idarə olunan şəkildə əyilmək, toqqalamaq və bərkitmək üçün nəzərdə tutulub.

Mahadevan, yumşaqlığı, sorunsuz quruluşu və funksionallığı birləşdirən parçalar yaratmaq üçün çoxsaylı sabitlikdən istifadə etmək üçün əlavə imkanlar görür. Gələcəkdə tədqiqatçılar bədən hərəkətini sakitcə izləyə, toxunma reaksiyası verə və ya lazım olduqda fiziki formalarını dəyişdirə bilən tekstil təsəvvür edirlər.

Tədqiqat NSF qrantı DMR-2011754 və ARO MURI W911NF-22-1-0219 proqramı tərəfindən dəstəklənmişdir. Avadanlıqlar ONR DURIP Mükafatı N00014-19-1-2220 tərəfindən dəstəklənmişdir.