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僅利用體熱便能驅動紡織品變形

2019/11/07
美國Minnesota 大學的研究人員開發了一種溫感型(temperature-responsive)紡織布料,該布料僅靠體熱作為動力來源,隨著身體各部位的形狀進行形狀改變及調整。
 
該布料與典型的針織產品有著相似的特性,不同之處在於該種布料使用特殊活性材料製成-又稱為形狀記憶合金(Shape memory alloy, SMA)-該活性材料會在溫度升高時改變形狀。
 
它們可被訂製為不同款式成衣,可輕鬆地塑型,從寬鬆變為緊身,甚至以獨特的方式彎折並貼合到身體各個部位,例如膝蓋後方。未來還可打造成緊身衣,自一開始的寬鬆合身易於穿戴,隨後便緊縮充分貼合穿衣者身體。
 
主導此項研究的教授之一Brad Holschuh說:「該研究成果創造了一個令人興奮的新機會,隨著時間的推移,打造出可物理轉換形態的成衣,這對醫學、航太和商業應用具有重大的意義。」
 
該項由Minnesota 大學活性材料和結構設計實驗室(Design of Active Materials and Structures Lab, DAMSL)和可穿戴技術實驗室(Wearable Technology Lab, WTL)共同進行的研究,還包括了2位研究生Kevin Eschen和Rachael Granberry,以及Julianna Abel教授的參與。
 
Holschuh補充道:「該項研究在創建應用於人體的智慧紡織品方面邁出了重要的一步。」 「令人興奮的是,該技術同時解決了兩個重大問題:如何在不需要大量動力或熱能的情況下驅動布料形變的模式,以及如何使紡織品或成衣符合各身體不規則部位的形狀。」
 
透過與NASA的合作,研究人員對人類小腿獨特的尺寸進行研究。然後,他們隨後進行設計、製造和測試了一件能夠精確符合腿部外形,並以脊髓性肌肉萎縮症為基礎(Spinal muscular atrophy, SMA)(SMA-based)的針織成衣。
 
Abel說:「這項技術需要在多個尺度範圍取得改善。」「在材料規模上,在無須增加功率的條件下,我們對體溫回應進行了微調。在結構上,我們製造的產品可以完美地適應人體複雜的身型。在系統層面上,我們打造一種可繪製符合人體力學性能紡織品的作業方式。」
 
「每一個進步都很重要,但是,他們共同創造了一項前所未有的功能」。
 
下一步就是把這些布料整合到全尺碼的成衣中,這可以解決各種尺寸不佳的問題,改進服裝對身體的合身和貼合度相當重要,例如醫用等級的壓力襪。
 

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