Videnskaben om strikning, uplukkede

Går mere end 3 tilbage, 000 år, strikning er en gammel form for fremstilling, men Elisabetta Matsumoto fra Georgia Institute of Technology i Atlanta mener, at forståelsen af, hvordan stingtyper styrer form og strækbarhed, vil være uvurderlig for at designe nye "justerbare" materialer. For eksempel, vævslignende fleksibelt materiale kunne fremstilles til at erstatte biologiske væv, såsom overrevne ledbånd, med strækbarhed og størrelse tilpasset til at passe hver enkelt.

Ved American Physical Society March Meeting i Boston i denne uge, Matsumoto vil præsentere sit arbejde med de matematiske regler, der ligger til grund for strikning. Hun vil også deltage i et pressemøde, der beskriver arbejdet. Oplysninger om at logge på for at se og stille spørgsmål eksternt er inkluderet i slutningen af ​​denne nyhedsmeddelelse.

"Ved at vælge en søm vælger du ikke kun geometrien, men også de elastiske egenskaber, og det betyder, at du kan indbygge de rigtige mekaniske egenskaber til alt fra rumfartsteknik til vævsstilladsmaterialer, " sagde Matsumoto.

Matsumoto nød at strikke som barn, og da hun senere blev interesseret i matematik og fysik, hun udviklede en ny forståelse for sin hobby.

"Jeg indså, at der bare er en enorm mængde matematik og materialevidenskab, der går ind i tekstiler, men det er taget for givet, " sagde Matsumoto.

"Hver type søm har en anden elasticitet, og hvis vi finder ud af alt muligt, kan vi skabe ting, der er stive et bestemt sted ved hjælp af en bestemt type søm, og brug en anden type søm et andet sted for at få anden funktionalitet."

Medlemmer af Matsumoto-gruppen er begyndt at dykke gennem den komplekse matematik, som koder for mekaniske egenskaber inden for den sammenlåsende serie af glideknuder af et materiale. Men at anvende knudeteoriens rene matematik på det enorme katalog af strikmønstre er en vanskelig proces for Matsumotos kandidatstuderende, Shashank Markande.

"Sømme har nogle meget mærkelige begrænsninger; f.eks. Jeg har brug for at kunne lave den med to nåle og et stykke garn – hvordan oversætter du det til matematik?" sagde Matsumoto.

Men Markande begynder at bygge den strikkede algebra til større, mere komplekse mønstre, og han tilføjer dette til den elastiske modellering af enkle gitterlignende strik, som Matsumotos post-doc, Michael Dimitriyev udvikler sig.

Dimitriyevs stofadfærdsløsningskode viser potentiale ud over materialedesign, inden for computerspilsgrafik.

"Stof og klæde har en tendens til at se lidt mærkeligt ud i computerspil, fordi de bruger simple perle- og fjederelasticitetsmodeller, så hvis vi kan finde på et simpelt sæt differentialligninger, kan det hjælpe tingene til at se bedre ud, " sagde Matsumoto.

I øjeblikket, Matsumoto-gruppen fokuserer på meget enkle stingmønstre og kurver i strikkede gitter; imidlertid, snart håber de at forstå, hvordan strik opfører sig i 3D.

Men mens de driller matematikken mellem stingene, Matsumoto sørger for, at de holder øje med, hvordan disse mønstre hænger sammen, ved at arrangere en lejlighedsvis håndværkssession med origamigruppen ved siden af.