Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Đan có thể là một phương pháp sản xuất cổ xưa, nhưng một nhà nghiên cứu tin rằng việc hiểu cách các loại mũi khâu khác nhau xác định hình dạng và độ bền cơ học sẽ là vô giá để thiết kế vật liệu cho các công nghệ trong tương lai và hiểu biết chi tiết hơn về “mã đan” có thể mang lại lợi ích cho các nhà sản xuất trên toàn thế giới . Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu về toán học phức tạp đáng ngạc nhiên làm nền tảng cho các sợi.
Có niên đại hơn 3.000 năm, đan là một hình thức sản xuất cổ xưa, nhưng Elisabetta Matsumoto thuộc Viện Công nghệ Georgia ở Atlanta tin rằng việc hiểu các kiểu mũi khâu chi phối hình dạng và độ co giãn sẽ là vô giá để thiết kế các vật liệu “có thể điều chỉnh” mới. Ví dụ, vật liệu linh hoạt của Marionuelike có thể được sản xuất để thay thế các mô sinh học, chẳng hạn như dây chằng bị rách, với độ co giãn và kích thước được cá nhân hóa để phù hợp với từng cá nhân.
Tại cuộc họp tháng 3 của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ tại Boston vào tuần này, Matsumoto sẽ trình bày công việc của mình về các quy tắc toán học làm nền tảng cho việc đan lát.
“Bằng cách chọn một mũi khâu, bạn không chỉ chọn hình học mà cả tính chất đàn hồi, và điều đó có nghĩa là bạn có thể xây dựng các tính chất cơ học phù hợp cho mọi thứ, từ kỹ thuật hàng không vũ trụ đến vật liệu giàn giáo mô”, ông Matsumoto nói.
Matsumoto thích đan len khi còn nhỏ và sau đó cô bắt đầu quan tâm đến toán học và vật lý, cô đã phát triển một sự đánh giá cao mới cho sở thích của mình.
“Tôi nhận ra rằng chỉ có một lượng lớn toán học và khoa học vật liệu đi vào ngành dệt may, nhưng điều đó được coi là rất đáng sợ”, ông Matsumoto nói.
“Mỗi loại mũi khâu có độ co giãn khác nhau và nếu chúng tôi tìm ra mọi thứ có thể thì chúng tôi có thể tạo ra những thứ cứng nhắc ở một nơi nhất định bằng cách sử dụng một loại mũi khâu nhất định và sử dụng một loại mũi khâu khác ở một nơi khác để có chức năng khác nhau . “
Các thành viên của nhóm Matsumoto đang bắt đầu nghiên cứu về toán học phức tạp mã hóa các tính chất cơ học trong chuỗi các nút trượt đan xen của vật liệu. Nhưng áp dụng toán học thuần túy của lý thuyết nút thắt vào danh mục lớn các mẫu đan là một quá trình khó khăn đối với sinh viên tốt nghiệp của Matsumoto, Shashank Markande.
“Các mũi khâu có một số ràng buộc rất kỳ lạ, ví dụ, tôi cần có thể tạo ra nó bằng hai kim và một sợi – làm thế nào để bạn dịch nó thành toán học?” ông Matsumoto nói.
Nhưng Markande đang bắt đầu xây dựng đại số đan thành các mô hình lớn hơn, phức tạp hơn và anh ta đưa nó vào mô hình đàn hồi của các nút thắt latticelike đơn giản, mà Michael Dimitriyev, hậu kỳ của Matsumoto đang phát triển.
Mã giải quyết hành vi vải của Dimitriyev đang cho thấy tiềm năng vượt ra ngoài thiết kế vật liệu, trong lĩnh vực đồ họa trò chơi máy tính.
“Vải và vải có xu hướng trông hơi lạ trong các trò chơi trên máy tính bởi vì chúng sử dụng các mô hình đàn hồi hạt và lò xo đơn giản, vì vậy nếu chúng ta có thể thiết lập một phương trình vi phân đơn giản, nó có thể giúp mọi thứ trông đẹp hơn”, ông Matsumoto nói.
Hiện tại, nhóm Matsumoto đang tập trung vào các mẫu và đường cong rất đơn giản trong các lưới dệt kim; tuy nhiên, họ sẽ sớm hiểu được cách thức hoạt động của người đan trong 3D.
Nhưng khi họ trêu chọc toán học giữa các mũi khâu, Matsumoto đảm bảo rằng họ sẽ chú ý đến cách các mẫu này kết hợp với nhau bằng cách sắp xếp phiên làm thủ công thỉnh thoảng với nhóm origami bên cạnh.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.