Изследователи са разработили нов тип текстил, който може да регулира аеродинамичните си свойства, докато се носи върху тялото. Разработена от изследователи от Харвардския университет и Училището по инженерство и приложни науки „Джон А. Полсън“ (SEAS), иновацията има потенциал да промени не само високоскоростните спортове, но и редица други индустрии като авиацията, корабостроенето и гражданското строителство.
Изследователският екип разкрива, че новият тип текстил използва вдлъбнатини, за да регулира аеродинамичните си свойства.
„Чрез 3000 симулации успяхме да проучим хиляди модели на вдлъбнатини“, казва Давид Фарел, студент по машинно инженерство в SEAS. „Успяхме да настроим размера на вдлъбнатините, както и тяхната форма. Когато поставихме тези модели обратно в аеродинамичната тръба, открихме, че определени модели и вдлъбнатини са оптимизирани за конкретни области на скорост на вятъра.“
Уникален текстил
Уникалният текстил образува вдлъбнатини по повърхността си, когато се разтяга, дори когато е плътно прилепен към тялото на човек. Тъканите използват същите аеродинамични принципи като голф топката, чиято повърхност с вдлъбнатини позволява на топката да лети по-далеч, като използва турбуленцията, за да намали съпротивлението.
Тъй като платът е мек и еластичен, той може да се движи и разтяга, за да променя размера и формата на вдлъбнатините според нуждите. Изследователският екип подчертава също, че регулирането на размера на вдлъбнатините може да подобри характеристиките на тъканта при определени скорости на вятъра, като намали съпротивлението с до 20%, според експериментите на изследователите, проведени в аеродинамична тръба.
Изследователите използват лазерно режещо устройство и термопреса, за да създадат двуцветна тъкан, изработена от по-твърд черен материал, подобен на ремък за раница, и сив, по-мек трикотаж, който е гъвкав и удобен.
Използвайки двуетапен производствен процес, те изрязват модели в тъкания материал и го залепят заедно с плетения слой, за да образуват текстилен композит.
Експериментирайки с множество плоски проби с модели на решетки като квадрати и шестоъгълници, те систематично проучват как различните мозайки влияят върху механичната реакция на всеки текстилен материал, според прессъобщение.
Текстилен композит с димплинг по заявка
Димплингът по заявка на текстилния композит е резултат от решетъчен модел. Когато традиционен текстил се опъне върху тялото, той се изглажда и стяга. Според изследователите, този текстил нарушава правилото и уникалният му решетъчен модел позволява на текстила да се разширява около ръката, вместо да я стяга.
Публикувана в Advanced Materials, статията разкрива, че текстилният метаматериал е способен на променливи аеродинамични профили чрез механизъм за образуване на вдлъбнатини, предизвикан от разтягане, дори когато е плътно прилепен към тяло или обект.
„Експерименти в аеродинамична тръба се използват за характеризиране на променливите аеродинамични характеристики на механизма за образуване на вдлъбнатини, докато симулациите с крайни елементи (FE) ефективно характеризират пространството за проектиране, за да идентифицират оптимални архитектури на текстилния метаматериал“, казват изследователите в проучването.
„Чрез контролиране на размера на вдлъбнатините аеродинамичните характеристики на текстила могат да бъдат адаптирани за конкретни диапазони на скоростта на вятъра, което води до възможност за модулиране на съпротивлението при целеви скорости на вятъра с до 20%.“
Източник: InterestingEngineering
