Tutkijat kutoivat kankaita, jotka muuttavat muotoaan lämmön vaikutuksesta

Lämpöön ja valoon reagoiva nestekide-elastomeeri (LCE, liquid crystalline elastomer) keksittiin 1980-luvulla. LCE:tä on hyödynnetty ohutkalvoina pehmeän robotiikan sovelluksissa, mutta nyt Aalto-yliopiston ja Cambridgen yliopiston tutkijat halusivat testata sen mahdollisuuksia älykkäiden tekstiilien materiaalina.
Tutkimuksessa hyödynnettiin perinteisiä kankaankudontatekniikoita ja -sidoksia. Sidos tarkoittaa kankaan rakennetta eli tapaa, jolla kudelanka ja loimilanka risteilevät keskenään.
Tutkijat käyttivät sidoksina palttinaa, satiinia, toimikasta ja kuderipsiä. Jokainen sidos tehtiin sekä pehmeästä että jäykästä LCE-langasta. Sitten tutkijat testasivat, miten kankaat reagoivat infrapunalampun lämpöön.
Kaikki testatut kankaat menivät kasaan lämmetessään. Se, mitä sidosta ja kumpaa lankaa kankaaseen oli käytetty, vaikutti muutoksen voimakkuuteen. Kaikki kankaat myös palautuivat alkuperäiseen muotoonsa, kun lämpötila laski takaisin lähtöpisteeseen.
Aalto-yliopiston tutkijatohtori Pedro Silva kertoo, että ennen hanketta tutkijoille oli täysi arvoitus, miten uusi materiaali taipuisi tekstiilien valmistukseen. LCE on ikään kuin kuminauhaa, joka on tehty nestekidepolymeereistä.
”Molemmat LCE-langat ovat jopa joustavampia kuin tuttu elastaani. Siksi meidän piti selvittää, voisiko tekstiiliteollisuus hyödyntää niitä ja miten yhdistäminen tutumpiin lankamateriaaleihin vaikuttaisi LCE-lankojen muovautuvuuteen”, tutkimusta vetänyt Silva kertoo.
Monialaisuus valtava etu
Tiimi myös kutoi LCE-langoista, pellavasta ja nylonista pyöreän kankaan hyödyntäen säteittäistä kudontaa. Kun kangas lämpeni, LCE-langat kutistuivat ja vetivät koko kankaan keilamaiseen muotoon. Kun kangas viileni, keila laskeutui ja kankaasta tuli taas sileä pyörylä.
Kankaiden kudonnasta vastannut Aalto-yliopiston väitöskirjatutkija Maija Vaara korostaa, ettei työ olisi onnistunut ilman kahden yliopiston ja eri alojen tiivistä yhteistyötä.
”Monialaisuus oli tutkimuksessa valtava etu. Toivomme, että työmme herättää muitakin ajattelemaan tulevaisuuden materiaaleja, uusista näkökulmista”, Vaara sanoo.
Pedro Silva ja Maija Vaara työskentelevät professori Jaana Vapaavuoren vetämässä, toiminnallisten materiaalien suunnitteluun erikoistuneessa tutkimusryhmässä. Vapaavuoren mukaan tutkimus on tärkeä askel kohti älykkäiden ja muokkautumiskykyisten tekstiilien aikakautta.
”Näillä kankailla pystymme säätämään kuteen ”huokoskokoa” sekä koko kankaan 3D-rakennetta lämpötilan avulla. Lämpöön reagoiville kankaille voi löytyä sovelluksia kylmyydeltä suojaamisessa; ei vain puettavissa älyvaatteissa vaan myös esimerkiksi maataloudessa. Lämpötilan muutos vaikuttaa myös siihen, miten kankaat läpäisevät valoa. Yksi tulevaisuuden visioista onkin mukautuvat verhot, jotka säätelevät sisätilan lämpötilaa Muuttuvia 3D-muotoja voidaan puolestaan käyttää esimerkiksi huonetilojen akustiikan parantamisessa”, Vapaavuori sanoo.
Tutkimus julkaistiin äskettäin Advanced Materials -tiedelehdessä.
Katsoaksesi videon lähteestä www.youtube.com, anna hyväksyntä sivun yläosasta.Video kuvaa, miten lämpöön ja valoon reagoiva nestekide-elastomeeri saa kankaat muuttamaan muotoaan. Video: Jaana Vapaavuoren tutkimusryhmä
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Pedro Silva, tutkijatohtori, Aalto-yliopisto
pedro.silva@aalto.fi
Maija Vaara, väitöskirjatutkija, Aalto-yliopisto
maija.vaara@aalto.fi
Jaana Vapaavuori, apulaisprofessori, Aalto-yliopisto
puh. 050 476 0223
jaana.vapaavuori@aalto.fi
Kuvat


Linkit
Tietoja julkaisijasta
Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu 12 000 opiskelijaa ja yli 4000 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto
Aalto-yliopistoon elokuva- ja televisiodramaturgian erikoistumiskoulutus2.6.2023 12:30:00 EEST | Tiedote
Aalto-yliopiston elokuvataiteen laitoksella alkaa syksyllä 2023 elokuva- ja televisiodramaturgian erikoistumiskoulutus. Se on suunniteltu ammatillista osaamista syventäväksi koulutukseksi alalla jo toimiville.
Aalto-yliopiston opiskelijoiden hiiliviisaita ratkaisuja esillä Espoon Isossa Omenassa2.6.2023 09:15:00 EEST | Tiedote
Hiiliviisas kaupunkivihreä -näyttelyssä 5.–18. kesäkuuta tutustutaan Aalto-yliopiston maisema-arkkitehtiopiskelijoiden visioihin tulevaisuuden Espoosta.
Mediakutsu: Kyberturvallisuustapahtuma naisille Espoon Otaniemessä 8.–9. kesäkuuta31.5.2023 10:45:00 EEST | Kutsu
Kutsumme median edustajat tutustumaan tapahtumaan ja Euroopan kyberturvallisuusvirasto Enisaan – sekä kuulemaan, miksi naisia tarvitaan kyberalalle ja millaisia mahdollisuuksia heille alalla on.
Suomen ensimmäinen hiilensidontaa tukeva mikrometsä istutettu Keravalle30.5.2023 09:25:00 EEST | Tiedote
Keravan Kivisillan alueelle on istutettu Suomen ensimmäinen hiilensidontaa tukeva mikrometsä, jota hyödynnetään myös tutkimuskäytössä.
Kvanttitieteilijät onnistuivat mittaamaan mikroaaltosäteilyn tehon ennennäkemättömällä tarkkuudella26.5.2023 10:00:00 EEST | Tiedote
Tutkijat uskovat, että uusi laite voi mullistaa mikroaaltosäteilyn mittaamisen ja on huima harppaus kvanttiteknologialle.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme