Новая математическая модель на основе теории узлов позволяет прогнозировать распространение дефектов в тканях. Ученые уже создали два типа экспериментальных материалов с программируемой прочностью.
Международная группа исследователей из Японии и США разработала математическую модель, которая позволяет классифицировать текстильные структуры по их способности к вязанию и устойчивости к повреждениям. Используя теорию узлов, команда смогла проанализировать распространение дефектов в тканях, что открывает путь к созданию материалов с программируемой прочностью, пишет Phys.org.
В отличие от обычных материалов, свойства которых зависят только от химического состава, ткань — это сложная топологическая структура. Ее эластичность и прочность определяются тем, как именно переплетены нити. Исследователи представили вязаные полотна в виде двухмерных диаграмм-сеток и внесли в них искусственные дефекты, чтобы проследить, как повреждение распространяется по структуре.
Для классификации эксперты использовали геометрический подход: узор складывали в форму тора, или пончика, и проверяли, можно ли распутать получившиеся узлы без разрывов нитей. Если структура превращалась в простые петли, она считалась пригодной для вязания.
«Описанный в нашей модели процесс распространения дефектов может помочь в разработке новых вязаных материалов с необычными механическими свойствами», — комментирует доктор Дайсуке С. Шимамото из Университета Рицумейкан.
Источник: hi-tech.mail.ru