Khoa Học Đằng Sau Đặc Tính Độc Đáo Của Đồ Dệt Kim
Sự hấp dẫn của các vật liệu dệt kim không chỉ nằm ở kiểu dáng bắt mắt mà còn ở cấu trúc toán học và vật lý đa dạng.
Mùa lễ hội đến và kéo theo trào lưu áo len Giáng sinh xấu xí, tuy đơn sơ nhưng lại đầy lôi cuốn. Các sợi len được tạo hình thành các mẫu hoa văn hoạt hình vui nhộn. Tuy nhiên, điều thực sự thu hút các nhà khoa học là cơ học phức tạp của chúng, được làm rõ trong một nghiên cứu mới đây được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.
Vải dệt kim thuộc nhóm vật liệu gọi là siêu vật liệu, vốn là những vật liệu kỹ thuật đặc biệt không dựa vào bản chất nguyên thủy mà vào cấu trúc thiết kế của chúng. Sự đàn hồi là một tính chất tiến hóa, phụ thuộc vào cách các sợi chỉ được sắp xếp ở cấp độ trung gian, từ đó quyết định thuộc tính lớn hơn của sản phẩm hoàn chỉnh.
Năm 2018, một nhóm nhà vật lý Pháp đã phát triển một mô hình toán học sơ cấp để mô tả sự biến dạng của các loại dệt thông thường, dẫn dắt bởi Frédéric Lechenault sau khi ông quan sát vợ mình đang đan đồ. Mô hình này tập trung vào ba yếu tố: độ cong của sợi, chiều dài của sợi và số điểm giao nhau trong mỗi mũi đan.
Trong nghiên cứu mới nhất, Samuel Poincloux, cùng với hai đồng nghiệp Jérôme Crassous và Audrey Steinberger, đã nghiên cứu vấn đề dự đoán hình dạng nghỉ ngơi của vải dệt kim theo chiều dài sợi. Họ thí nghiệm với loại dệt Jersey đơn giản, sử dụng các mô phỏng số dựa trên các sợi đàn hồi rời rạc.
Kết quả cho thấy, mặc dù không có áp lực ngoại lực nào được áp dụng, sự ma sát giữa các sợi vẫn đóng vai trò như một yếu tố ổn định. Không có một dạng cân bằng duy nhất cho hình dạng nghỉ ngơi của một loại vải dệt kim. Thay vào đó, chúng tồn tại ở nhiều trạng thái dị ổn, phụ thuộc vào cách nó đã được gập, kéo giãn hay nhăn.
Về bản chất, nghiên cứu này mở ra những cơ hội mới cho việc khai thác và ứng dụng vải dệt kim và các vật liệu tương tự trong các lĩnh vực công nghệ cao nhờ vào tính chất co giãn và ổn định của chúng. Hiểu được mô hình cấu trúc của chúng có thể thúc đẩy những tiến bộ lớn trong thiết kế vật liệu mới.
