뜨개질은 천년 이상 동안 주변에 있었던 기초 기술/기술입니다. 바람직한 신축성을 갖는 3D 객체의 엔지니어링을 가능하게합니다. 니트 구조를 이해하는 기본 프레임 워크는 스레드 기반 스마트 직물의 길을 열었습니다.
뜨개질은 전 세계적으로 사용되는 고대 제조 공예품이지만 정확한 기원은 알려져 있지 않습니다. 가장 오래된 니트 표본 중 일부는 이집트의 11 세기까지 데이트되었으며 양모가 아닌 면화 섬유로 만들어졌습니다. 뜨개질 과정은 기본적으로 바늘의 도움으로 원사 루프의 연속적인 상호 연결을 포함합니다.
가장 최근에, 뜨개질은 물리학 자들이 예술 형태의 과학을 풀 수 있도록 연구 세계로 향했다. 니트 직물을 만드는 바늘을 사용하는 상당히 간단한 기술처럼 보이는 것은 실제로 매듭 이론 (매우 복잡한 수학의 측면)을 적용하는 것입니다.
뜨개질은 불안이나 우울증으로 고통받는 사람들을 도울 수 있습니다. 이 기술은 천연 항우울제 역할을합니다. (사진 크레딧 :Littlenystock/Shutterstock)
니트 과학
짜는 사람은 원하는 패턴을 계획하는 데 많은 시간을 소비합니다. 원하는 특성과 특정 모양에 맞는 1 차원 원사로부터 3 차원의 잘 구조화 된 물체를 만드는 것은 인상적인 작업입니다. 믿거 나 말거나, 뜨개질과 관련된 많은 경험적 지식과 복잡한 공학이 있습니다. 매듭 이론을 연구하는 수학의 한 분야에 따르면, knot 풀기가 불가능한 교차로가 포함 된 엉키고 원으로 정의됩니다. 따라서 knitted 스티치 슬립 니트의 연동 네트워크로, 연속적으로 반복합니다. 원의 간단한 루프는 unnot 로 알려져 있습니다. . 스카프와 양말을 구성하는 니트 직물은 개별 원사와 완전히 다른 특성을 보여줍니다. 직물은 매우 탄력적이고 스트레치가 길고 길이의 대략 두 배로 늘어납니다. 원사의 길이는 전혀 신축성이 없습니다.
리빙 뜨개질 패턴 (사진 크레디트 :Pixabay)
왜 물리학자가 뜨개질에 관심이 있을까요?
물리학 자들은이 뜨개질 구성을 해독하려고합니다 니트와 퍼플의 다른 조합이 탄성 정도를 변화시키는 경우. 니트 직물은 메타 물질의 유형으로 간주됩니다. (기본 재료가 아닌 설계된 구조물로부터 특성을 획득하는 인위적으로 설계된 재료), 탄성이 출현 속성입니다.
니트 직물은 메타 물질입니다. 원사의 개별 가닥은 비탄성이지만 Slipknots로 구성되면 탄성이 증가합니다 (사진 신용 :Pixabay)
중간 규모에서 원사 가닥의 배열은 생성 된 직물의 거시 규모 특성을 결정합니다. 루핑 스티치의 주기성은 동일한 단위 구조를 여러 번 반복하여 근본적으로 달성됩니다. 실용성 측면에서, 뜨개질과 관련된이 수학적 이론은 엔지니어가 인공 조직, e- 텍스타일 및 공기 역학적 계보를 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 모든 것은 위버의 움직임에 의해 생성 된 운동 에너지를 흡수하고 결국 저장하도록 수정할 수 있습니다. 많은 수학과 물질 과학이 직물 제작에 관여하지만, 일반적으로 당연한 것으로 여겨집니다.
뜨개질 직물은 니트, 퍼플 및 다양한 조합으로 만든 다른 뜨개질 패턴을 기반으로합니다. 모두 구조가 주기적입니다. 각 단위 셀 자체가 반복됩니다 (사진 크레디트 :Prodepran/Shutterstock)
탄성 응답
많은 물리학 자들은 복잡한 수학을 통해 니트 패턴과 관련된 역학을 인코딩하기 시작했습니다. 기하학적 모델은 스티치의 기하학 및 결과 직물의 치수 특성에 중점을 둡니다. 그들은 원사가 교차하기 전에 각 스티치의 매개 변수를 조작합니다. 반대로, 기계적 모델은 원사의 탄성과 결과 직물 구조의 토폴로지를 염두에두고 있습니다. 가장 간단한 홈 기반 니트 머신 모델 중 하나는 펀치 카드 세트에서 지시를받습니다. . 따라서 초기 컴퓨터에 사용되는 언어와 유사한 '코딩 언어'가 설정됩니다. 스티치 패턴은 이진 (0 및 1) 숫자 시스템보다 더 복잡한 지오메트리 및 탄성에 대한 특정 프로그래밍 가능한 코드를 제공합니다. 이 모델의 단순성을 통해 연구원들은 가변 모양과 특성으로 니트 구조를 설계 할 수 있습니다.
그것은 모두 원사의 구부러진 범위와 원사의 길이의 두 가지 주요 요인으로 내려집니다. 직물의 신축성의 주요 원인은 원사 탄성 및 주기적 루핑 스티치에서 발생합니다. 실의 탄성 에너지는 니트의 변형의 양에 의존합니다. 원사가 구부러지면 많은 에너지가 늘어나고 손실됩니다. 스티치의 치수가 점점 작아지면 굽힘 에너지가 증가하여 에너지와 상호 연결 매개 변수 사이의 관계를 제공합니다. 원사의 직경이 고정되어 있기 때문에 스티치는 줄어들지 않습니다. 그러나 원사가 부적절해질 때 제약이 부과됩니다.
결론
이 예상치 못한 분야의 물리학은 매력적이며, 뜨개질의 잠재력을 최대한 발휘하기 위해 더 많은 연구가 필요합니다. 매듭 이론의 간단한 미분 방정식과 알고리즘 세트를 적용함으로써, 편직물 동작을 심층적으로 연구 할 수 있으며, 이는 영화 나 컴퓨터 게임 그래픽을 위해 물리 엔진에 넣을 수 있습니다. 니트의 탄력성은 또한 아키텍처 (첨가제 제조 - 한 번에 한 층) 및 소프트 로봇 공학에서 직접 응용 프로그램을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 우리가해야 할 일은 코드를 깨뜨리는 것입니다… 거기에서 가능성은 끝이없는 것 같습니다!
