30 اکتبر 2025، عکس از نویسنده: پرابات رانجان میشرا-فرورفتگی‌های سفارشی کامپوزیت پارچه، نتیجه یک الگوی شبکه‌ای است.هاروارد/یوجین
محققان نوع جدیدی از پارچه را توسعه داده‌اند که می‌تواند خواص آیرودینامیکی خود را هنگام پوشیدن روی بدن تنظیم کند.این نوآوری که توسط محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی جان ای. پالسون هاروارد (SEAS) توسعه یافته است، پتانسیل تغییر نه تنها ورزش‌های پرسرعت، بلکه صنایعی مانند هوافضا، دریانوردی و مهندسی عمران را نیز دارد.تیم تحقیقاتی نشان داد که نوع جدید پارچه از فرورفتگی برای تنظیم خواص آیرودینامیکی خود استفاده می‌کند.
این نوآوری می‌تواند صنایعی مانند هوافضا، دریانوردی و مهندسی عمران را تغییر دهد.ادعا می‌شود که این نوآوری نه تنها پتانسیل تغییر ورزش‌های پرسرعت، بلکه صنایعی مانند هوافضا، دریانوردی و مهندسی عمران را نیز دارد.
دیوید فارل، دانشجوی فارغ‌التحصیل مهندسی مکانیک SEAS، گفت: “با انجام 3000 شبیه‌سازی، توانستیم هزاران الگوی فرورفتگی را بررسی کنیم. ما توانستیم بزرگی و همچنین شکل فرورفتگی را تنظیم کنیم. وقتی این الگوها را دوباره در تونل باد قرار می‌دهیم، متوجه می‌شویم که الگوها و فرورفتگی‌های خاصی برای مناطق خاص با سرعت باد بهینه شده‌اند.
این پارچه منحصر به فرد هنگام کشش، فرورفتگی‌هایی روی سطح خود ایجاد می‌کند.این پارچه منحصر به فرد هنگام کشش، حتی زمانی که محکم به دور بدن فرد بسته شده باشد، فرورفتگی‌هایی روی سطح خود ایجاد می‌کند. این پارچه‌ها از همان اصول آیرودینامیکی توپ گلف استفاده می‌کنند که سطح فرورفته آن با استفاده از تلاطم برای کاهش نیروی پسا، باعث می‌شود توپ بیشتر پرواز کند. از آنجا که این پارچه نرم و الاستیک است، می‌تواند حرکت کند و کشیده شود تا اندازه و شکل فرورفتگی‌ها را بر اساس نیاز تغییر دهد.
تیم تحقیقاتی همچنین تأکید کرد که تنظیم اندازه فرورفتگی‌ها می‌تواند با کاهش تا 20 درصد درگ، عملکرد پارچه را در سرعت‌های باد خاص بهبود بخشد. طبق آزمایش‌های محققان با استفاده از تونل باد، محققان از برش لیزری و پرس حرارتی برای ایجاد پارچه‌ای با دو رنگ ساخته شده از یک ماده بافته شده مشکی سفت‌تر، شبیه به بند کوله پشتی، و یک بافت خاکستری نرم‌تر که انعطاف‌پذیر و راحت است، استفاده کردند.
آنها با استفاده از یک فرآیند تولید دو مرحله‌ای، الگوهایی را در پارچه بافته شده برش دادند و آن را با لایه بافت به هم چسباندند تا یک کامپوزیت نساجی تشکیل دهند. طبق یک بیانیه مطبوعاتی، آنها با آزمایش چندین نمونه مسطح که در شبکه‌هایی مانند مربع و شش ضلعی الگوبرداری شده بودند، به طور سیستماتیک بررسی کردند که چگونه موزاییک‌کاری‌های مختلف بر پاسخ مکانیکی هر ماده نساجی تأثیر می‌گذارند.
فرورفتگی بر اساس نیاز کامپوزیت نساجی نتیجه یک الگوی شبکه‌ای است. یک پارچه سنتی را روی بدن بکشید، صاف و سفت می‌شود. به گفته محققان، این پارچه قانون را زیر پا می‌گذارد و الگوی شبکه‌ای منحصر به فرد آن به پارچه اجازه می‌دهد تا به جای جمع شدن، دور بازو منبسط شود.
این مقاله که در Advanced Materials منتشر شده است، نشان می‌دهد که متاماده پارچه‌ای معرفی شده است که قادر به ایجاد پروفایل‌های آیرودینامیکی متغیر از طریق مکانیسم گودی ناشی از کشش است، حتی زمانی که به شدت با یک بدن یا جسم مطابقت داشته باشد.
محققان در این مطالعه گفتند: “آزمایش‌های تونل باد برای توصیف عملکرد آیرودینامیکی متغیر مکانیسم گودی استفاده می‌شوند، در حالی که شبیه‌سازی‌های المان محدود (FE) به طور موثر فضای طراحی را برای شناسایی معماری‌های بهینه متاماده پارچه توصیف می‌کنند. با کنترل اندازه گودی، عملکرد آیرودینامیکی پارچه را می‌توان برای محدوده‌های سرعت باد خاص تنظیم کرد و در نتیجه توانایی تعدیل نیروی درگ در سرعت‌های باد هدف را تا 20٪ افزایش داد.”
