Om precies te kwantificeren hoe jeukend een wollen trui kan zijn wanneer deze direct tegen de huid wordt gedragen, of hoe zacht een deken op je bed kan zijn, Onderzoekers van de North Carolina State University ontwikkelden een methode om de ruwheid van stof te meten met behulp van 3D-beeldvorming.

In het journaal ACS toegepaste materialen en interfaces , onderzoekers rapporteerden over een reeks experimenten waarin ze een beeldvormingstool gebruikten - röntgenmicrocomputertomografie - om 3D-beelden van het oppervlak van stof te maken om de oppervlaktegeometrie te berekenen, en meet de impact op wrijving. Hun methode kan de huid-textielinterface op microschaal kwantificeren zonder de stof te vernietigen.

"We hebben manieren nodig om wrijving definitief te meten om de textielindustrie te helpen stoffen af ​​te stemmen zodat ze geschikt zijn voor specifieke toepassingen, " zei de corresponderende auteur van de studie, Kavita Mathur, universitair hoofddocent textiel en kleding, technologie en management bij NC State. "We hebben textiel voor kleding, voor atleten, die door patiënten worden gedragen, en dat gaat in meubels. Wrijving kan overal zijn, niet alleen tegen de huid. uiteindelijk, we stellen ons voor deze methode te gebruiken om ervoor te zorgen dat stoffen niet te schurend zijn voor hun eindgebruik, of ze voorbestemd zijn om op een ziekenhuisbed te belanden waar irritatie kan leiden tot doorligwonden, of op een atleet of in meubels."

The Abstract ging met Mathur zitten om te begrijpen hoe 3D-beelden kunnen worden gebruikt om wrijving te meten:

The Abstract:Waarom moet je een nieuwe manier ontwikkelen om stofwrijving te meten?

Mathur:De textielindustrie gebruikt momenteel tests waarvoor een instrument nodig is, specifiek een metalen sonde, dat heen en weer wrijft over een klein stukje stof om een ​​indicatie te geven van hoe ruw of glad de stof is op micronniveau. De metalen sonde vertegenwoordigt noch onze huideigenschappen, noch de daadwerkelijke interactie.

Mijn afstudeerder, Ruksana schat, werkt aan een wrijvingstestmethode die de reactie van de menselijke huid op stof onder verschillende omstandigheden kan nabootsen. Dit zal ons in staat stellen om huid-textiel interacties te onderzoeken voor diverse toepassingen zoals sportkleding, gezondheidszorg en medisch textiel, militaire kleding, beschermende kleding voor brandweerlieden en meer.

TA:Hoe heb je de afbeeldingen van stof gemaakt?

Mathur:We gebruikten een computerapparaat - een nieuw instrument in onze laboratoria in de Analytical Instrumentation Facility - om een ​​afbeelding te maken van een dwarsdoorsnede van de lengte en diepte van de stof. We weten dus precies laag voor laag, hoe de stof is samengesteld. Het is niet-destructief om in de stof te komen. Dit vertelt ons de geometrie van de stof van het vezelniveau tot het stofniveau.

Dan sandwichen we de stof tussen een kunstmatige huidsimulant met een bepaalde druk om alle vezels aan te drukken, en dat geeft ons wat het echte contactgebied aan de oppervlakte is. Dan nemen we de afbeelding van dat broodje. De uitgeoefende druk op de contactinterface zal de oppervlaktegeometrie van de stof veranderen, en dat wordt heel precies door het instrument vastgelegd.

TA:Hoe kun je een afbeelding gebruiken om de wrijving van de stof te begrijpen?

Mathur:Alleen al door de structuur van de stof te veranderen, we kunnen de wrijvingsinteractie met de huid veranderen. Waarom? Omdat verschillende stofoppervlakken verschillende interacties met onze huid creëren. Omdat we het niet met blote ogen kunnen zien, we hebben een CT-scan gebruikt om stofafbeeldingen op een niet-destructieve manier vast te leggen, zodat we kunnen zien hoe de stoffen in contact komen met de huid, en onderzoek waarom het contact anders is.

TA:Welke eigenschappen van stoffen creëren de oppervlaktegeometrie?

Mathur:De selectie van vezels en garens, evenals de weefselstructuur, helpen bij het afstemmen van de wrijvingseigenschappen van textiel. Bijvoorbeeld, je zult zien dat je katoenen T-shirt anders aanvoelt dan je actieve kleding, die meestal is gemaakt van synthetische vezels.

In sommige toepassingen, afhankelijk van het type vezel dat wordt gebruikt, er kunnen korte vezels uit het weefseloppervlak steken, bekend als stofbeharing, wat tot huidirritatie kan leiden. Dit instrument kan ons vertellen hoeveel beharing er is wanneer het de camera begint aan te raken.

Samen met vezels, garen- en weefselstructuren dragen ook bij aan de oppervlaktegeometrie en creëren een ander contact met de huid. Om deze aspecten te onderzoeken, we gebruiken de XRM-CT om de volledige stofafmetingen vast te leggen, en kwantificeer de huid-stof contactinterface van de afbeeldingen, wat ons ertoe zal brengen wrijving en abrasiviteit van stoffen te voorspellen.

TA:In de studie, je had het over hoe stof slechts een deel is van de vergelijking voor hoe comfortabel stof kan voelen - het andere deel is de huid. Hoe beïnvloedt uw huid hoe schurende stof kan aanvoelen?

Mathur:Huideigenschappen hebben zeker invloed op het gevoel van de stoffen. Er zijn geen twee huidtypes die precies hetzelfde zijn. Daarom nemen we vingerafdrukken, omdat iedereen een unieke identificatie heeft. Iedereen heeft een unieke huidtextuur.

De andere factoren die ook van invloed zijn op het huidcomfort zijn het vochtgehalte van de huid en de temperatuur. Bijvoorbeeld, als de huid vochtig is, de stof wordt plakkeriger - hij plakt aan de huid en verhoogt de wrijving. Qua temperatuur, of het nu warm of koud is, de manier waarop het lichaam erop reageert is ook anders.

In onze studie, we hebben rekening gehouden met verschillende testomstandigheden en met de testomgevingen. We willen graag een menselijke studie doen om de bevindingen van dit onderzoek te bevestigen in een echte setting bij verschillende vochtigheid en druk, en gebruik een surrogaathuid om gezond volwassen weefsel en zweetcondities na te bootsen. Wat de industrie nu gebruikt, is wrijving tegen een metalen oppervlak. Wat we moeten weten is:wat is de wrijving met de huid?