a) El tejido es una estructura periódica de nudos corredizos. b) Los textiles con patrones intrincados se tejen combinando nudos corredizos en combinaciones específicas. Crédito:Elisabetta Matsumoto
Se remonta a más de 3, 000 años, tejer es una forma antigua de fabricación, pero Elisabetta Matsumoto del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta cree que comprender cómo los tipos de puntadas gobiernan la forma y la elasticidad será invaluable para diseñar nuevos materiales "ajustables". Por ejemplo, podría fabricarse material flexible similar a un tejido para reemplazar los tejidos biológicos, como ligamentos rotos, con elasticidad y tamaño personalizados para adaptarse a cada individuo.
En la reunión de marzo de la Sociedad Estadounidense de Física en Boston esta semana, Matsumoto presentará su trabajo sobre las reglas matemáticas que subyacen al tejido. Ella también participará en una conferencia de prensa describiendo el trabajo. La información para iniciar sesión para mirar y hacer preguntas de forma remota se incluye al final de este comunicado de prensa.
"Al elegir una puntada, no solo está eligiendo la geometría, sino también las propiedades elásticas, y eso significa que puede incorporar las propiedades mecánicas adecuadas para cualquier cosa, desde ingeniería aeroespacial hasta materiales de andamios de tejidos, "dijo Matsumoto.
Matsumoto disfrutaba tejiendo cuando era niña y cuando más tarde se interesó por las matemáticas y la física, desarrolló una nueva apreciación por su pasatiempo.
"Me di cuenta de que hay una gran cantidad de matemáticas y ciencia de los materiales que se aplica a los textiles, pero eso se da por sentado muchísimo, "dijo Matsumoto.
"Cada tipo de puntada tiene una elasticidad diferente, y si descubrimos todo lo posible, podríamos crear cosas que sean rígidas en un lugar determinado utilizando un tipo de puntada, y use un tipo diferente de puntada en otro lugar para obtener una funcionalidad diferente ".
Los defectos topológicos en el cuadrado pueden dar forma a (a) deformaciones fuera del plano y (b) en el plano de los tejidos de punto. Crédito:Elisabetta Matsumoto
Los miembros del grupo Matsumoto están comenzando a profundizar en la compleja matemática que codifica las propiedades mecánicas dentro de la serie entrelazada de nudos deslizantes de un material. Pero aplicar las matemáticas puras de la teoría de los nudos al enorme catálogo de patrones de tejido es un proceso complicado para el estudiante de posgrado de Matsumoto, Shashank Markande.
"Las puntadas tienen algunas limitaciones muy extrañas; por ejemplo, Necesito poder hacerlo con dos agujas y un hilo, ¿cómo se traduce eso a las matemáticas? ", Dijo Matsumoto.
Pero Markande está empezando a construir el álgebra tejida en más grande, patrones más complejos, y lo introduce en el modelado elástico de simples tejidos de punto enrejados, cuál es el postdoctorado de Matsumoto, Michael Dimitriyev se está desarrollando.
El código de resolución de comportamiento de la tela de Dimitriyev muestra un potencial más allá del diseño de materiales, en el ámbito de los gráficos de juegos de ordenador.
Cinco tejidos (a) jersey, (b) jersey invertido, (c) liga, (d) nervaduras 1x1 y (e) semilla hecha de punto y revés. Cada uno de ellos es doblemente periódico, con la celda unitaria delimitada por un cuadro de puntos. Crédito:Elisabetta Matsumoto
"La tela y la tela tienden a verse un poco extrañas en los juegos de computadora porque usan modelos simples de cuentas y elasticidad de resorte, por lo tanto, si podemos crear una configuración simple de ecuaciones diferenciales, puede ayudar a que las cosas se vean mejor, "dijo Matsumoto.
Por el momento, el grupo Matsumoto se centra en patrones de puntadas muy simples y curvas en celosías tejidas; sin embargo, pronto esperan comprender cómo se comportan los tejidos en 3-D.
Pero mientras descubren las matemáticas entre puntadas, Matsumoto se asegura de que no pierdan de vista cómo se combinan estos patrones organizando una sesión ocasional de elaboración con el grupo de origami de al lado.
