Tkanina dostosowuje swoje właściwości aerodynamiczne w zależności od potrzeb.

Zaawansowane materiały

Zespół redakcyjny serwisu internetowego poświęconego innowacjom technologicznym – 11.11.2025

Wgłębienia w metamateriałach tekstylnych, z wzorami plastra miodu i klepsydry [Grafika: David T. Farrell i in. - 10.1002/adma.202505817]

Metamateriał tekstylny

Tkanina, która może tworzyć zmarszczki na wzór piłki golfowej i zmieniać w zależności od potrzeb swoje właściwości aerodynamiczne, obiecuje umożliwić tworzenie nowych inteligentnych materiałów – w tym odzieży – mających zastosowanie w sporcie i inżynierii.

Wyobraźmy sobie na przykład kolarza lub narciarza, którego ubranie dostosowuje się do prędkości wiatru i terenu, co pozwala mu zaoszczędzić czas poprzez proste naciągnięcie lub rozciągnięcie materiału.

Są to możliwości, które stały się rzeczywistością dzięki pracy Davida Farrella i jego współpracowników z Uniwersytetu Harvarda w USA.

Nowa inteligentna tkanina powstała na styku dynamiki płynów i sztucznie zaprojektowanych materiałów, lepiej znanych jako metamateriały , co doprowadziło do stworzenia wyjątkowej tkaniny, która po rozciągnięciu tworzy na swojej powierzchni wgłębienia, czyli małe zagłębienia – wgłębienia te powstają nawet wtedy, gdy tkanina ściśle przylega do ciała.

Materiał wykorzystuje te same zasady aerodynamiki, co piłka golfowa, której falująca powierzchnia sprawia, że ​​piłka leci dalej, wykorzystując turbulencje do zmniejszenia oporu. Ponieważ materiał jest miękki i elastyczny, może się poruszać i rozciągać, zmieniając w razie potrzeby rozmiar i kształt zagłębień.

Proces produkcyjny i dostosowanie inteligentnej tkaniny do rozciągania. [Grafika: David T. Farrell i in. - 10.1002/adma.202505817]

Materiał, który marszczy się przy rozciąganiu.

Aby stworzyć swój metamateriał tekstylny, zespół wykorzystał wycinarkę laserową i prasę termiczną, aby stworzyć dwa rodzaje tkanin: sztywniejszą czarną tkaninę, przypominającą pasek plecaka, oraz miękką, bardziej elastyczną i wygodną szarą siateczkę. Wykorzystując dwuetapowy proces produkcyjny, wycięli wzory w tkaninie i połączyli je z warstwą siateczki, tworząc kompozyt tekstylny.

Eksperymentując z wieloma płaskimi próbkami przedstawiającymi kratowe wzory, takie jak kwadraty i sześciokąty, naukowcy systematycznie badali, w jaki sposób różne mozaikowania wpływają na reakcję mechaniczną każdego materiału tekstylnego.

„Po przeprowadzeniu 3000 symulacji byliśmy w stanie zbadać tysiące wzorów fal” – powiedział Farrell. „Mogliśmy dostosować rozmiar fali, a także jej kształt. Kiedy ponownie umieściliśmy te wzory w tunelu aerodynamicznym, odkryliśmy, że niektóre wzory i fale są zoptymalizowane dla określonych zakresów prędkości wiatru”.

Według eksperymentów przeprowadzonych w tunelu aerodynamicznym, zmiana wielkości zagłębień poprawia właściwości tkaniny przy określonych prędkościach wiatru, zmniejszając opór nawet o 20%.

Efekt ten jest sprzeczny z intuicją, ponieważ zazwyczaj rozciąganie materiału wygładza go i lepiej przylega do ciała. „Nasz kompozyt tekstylny łamie tę zasadę” – wyjaśnił Farrell. „Unikalny, kratkowany wzór pozwala materiałowi rozszerzać się wokół ramienia, zamiast go napinać. Wykorzystujemy tę unikalną właściwość [którą badaliśmy] przez ostatnie 10 lat w metamateriałach i stosujemy ją w urządzeniach noszonych w sposób niespotykany dotąd”.

Inne wiadomości na temat:

Więcej tematów