Per quantificare esattamente quanto potrebbe prudere un maglione di lana se indossato direttamente sulla pelle, o come può essere morbida una coperta stesa sul tuo letto, I ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato un metodo per misurare la ruvidità del tessuto utilizzando l'imaging 3D.

Nel diario Materiali e interfacce applicati ACS , i ricercatori hanno riferito di una serie di esperimenti in cui hanno utilizzato uno strumento di imaging, la microtomografia computerizzata a raggi X, per acquisire immagini 3D della superficie del tessuto al fine di calcolare la geometria della superficie, e misurare l'impatto sull'attrito. Il loro metodo può quantificare l'interfaccia pelle-tessuto su una microscala senza distruggere il tessuto.

"Abbiamo bisogno di modi per misurare in modo definitivo l'attrito per aiutare l'industria tessile a mettere a punto i tessuti in modo che siano adatti ad applicazioni specifiche, " ha detto l'autore corrispondente dello studio Kavita Mathur, professore associato di tessile e abbigliamento, tecnologia e gestione presso NC State. "Abbiamo tessuti per abbigliamento, per gli atleti, indossati dai pazienti, e che vanno negli arredi. L'attrito può essere ovunque, non solo sulla pelle. In definitiva, prevediamo di utilizzare questo metodo per garantire che i tessuti non siano troppo abrasivi per i loro usi finali, se sono destinati a finire in un letto d'ospedale dove l'irritazione può portare a piaghe da decubito, o su un atleta o negli arredi."

The Abstract si è seduto con Mathur per capire come le immagini 3D possono essere utilizzate per misurare l'attrito:

L'abstract:Perché è necessario sviluppare un nuovo modo per misurare l'attrito del tessuto?

Mathur:L'industria tessile attualmente utilizza test che richiedono uno strumento, in particolare una sonda metallica, che sfrega avanti e indietro contro un piccolo pezzo di tessuto per dare un'indicazione di quanto ruvido o liscio sia il tessuto a livello di micron. La sonda metallica non rappresenta né le proprietà della nostra pelle né l'interazione effettiva.

Il mio studente laureato, Ruksana Baby, sta lavorando a un metodo di test di attrito in grado di imitare la risposta della pelle umana al tessuto in condizioni variabili. Questo ci consentirà di studiare le interazioni pelle-tessuto per diverse applicazioni come abbigliamento sportivo, tessuti sanitari e medicali, abbigliamento militare, indumenti protettivi per vigili del fuoco e altro ancora.

TA:Come hai preso le immagini del tessuto?

Mathur:Abbiamo utilizzato un dispositivo informatico, un nuovo strumento presso i nostri laboratori nell'Analytical Instrumentation Facility, per acquisire un'immagine di una sezione trasversale della lunghezza e della profondità del tessuto. Quindi sappiamo esattamente, strato per strato, come era composto il tessuto. Non è distruttivo in termini di penetrazione nel tessuto. Questo ci dice la geometria del tessuto dal livello della fibra al livello del tessuto.

Quindi inseriamo il tessuto tra un simulante di pelle artificiale ad una certa pressione per premere su tutte le fibre, e questo ci dà quale sia la vera area di contatto sulla superficie. Poi prendiamo l'immagine di quel panino. La pressione esercitata sull'interfaccia di contatto cambierà la geometria della superficie del tessuto, e questo viene registrato dallo strumento in modo molto preciso.

TA:Come puoi usare un'immagine per capire l'attrito del tessuto?

Mathur:Semplicemente cambiando solo la struttura del tessuto, possiamo cambiare l'interazione di attrito con la pelle. Come mai? Perché diverse superfici di tessuto creano interazioni diverse con la nostra pelle. Dal momento che non possiamo vederlo ad occhi nudi, abbiamo utilizzato una scansione TC per acquisire immagini del tessuto in modo non distruttivo in modo da poter vedere come i tessuti entrano in contatto con la pelle, e indagare perché il contatto è diverso.

TA:Quali caratteristiche dei tessuti creano la sua geometria superficiale?

Mathur:La selezione di fibre e filati, così come la struttura del tessuto, aiutano a mettere a punto la proprietà di attrito dei tessuti. Ad esempio, vedrai che la tua maglietta di cotone si sente diversa dal tuo abbigliamento sportivo, che è tipicamente costituito da fibre sintetiche.

In alcune applicazioni, a seconda del tipo di fibra utilizzata, ci possono essere fibre corte che sporgono dalla superficie del tessuto, nota come pelosità del tessuto, che può portare a irritazioni cutanee. Questo strumento può dirci quanta pelosità c'è nel filato quando inizia a toccare la telecamera.

Insieme alle fibre, anche le strutture del filato e del tessuto contribuiscono alla geometria della superficie e creano un contatto diverso con la pelle. Per approfondire questi aspetti, stiamo usando l'XRM-CT per catturare l'intera dimensione del tessuto, e quantificare l'interfaccia di contatto pelle-tessuto dalle immagini, che ci porterà a prevedere l'attrito e l'abrasività dei tessuti.

TA:Nello studio, hai parlato di come il tessuto sia solo una parte dell'equazione per la sensazione di comfort del tessuto:l'altra parte è la pelle. In che modo la tua pelle influisce sulla sensazione che può dare il tessuto abrasivo?

Mathur:Le proprietà della pelle influiscono decisamente sulla sensazione dei tessuti. Non esistono due tipi di pelle esattamente uguali. Ecco perché prendiamo le impronte digitali, perché ognuno ha un'identificazione univoca. Ognuno ha una struttura della pelle unica.

Gli altri fattori che influiscono anche sul comfort della pelle sono il contenuto di umidità della pelle e la temperatura. Per esempio, quando la pelle è umida, il tessuto diventa più appiccicoso:si attacca alla pelle e aumenta l'attrito. In termini di temperatura, che sia caldo o freddo, anche il modo in cui il corpo reagisce ad esso è diverso.

Nel nostro studio, abbiamo tenuto conto delle diverse condizioni di test e degli ambienti di test. Vorremmo fare uno studio sull'uomo per confermare i risultati di questa ricerca in un ambiente reale a diversa umidità e pressione, e usa la pelle surrogata per imitare i tessuti adulti sani e le condizioni del sudore. Quello che l'industria sta usando in questo momento è l'attrito contro una superficie metallica. Quello che dobbiamo sapere è:qual è l'attrito contro la pelle?