- Điểm
- 70,606
Ứng dụng mô phỏng sinh học trong ngành dệt may là gì?
Thiên nhiên luôn là nhà sáng tạo vĩ đại nhất, hoàn thiện các thiết kế qua hàng triệu năm. Ngày nay, các nhà khoa học và nhà thiết kế đang tìm đến thiên nhiên để lấy cảm hứng, dẫn đến những tiến bộ đột phá trong ngành dệt may. Dệt may mô phỏng sinh học là loại vải có thiết kế được lấy cảm hứng từ thiên nhiên và bắt chước một số chức năng của tự nhiên. Khoa học mô phỏng sinh học có nghĩa là sao chép, phái sinh hoặc bắt chước từ sinh học để phát triển một hệ thống với chi phí tối thiểu, trong đó sử dụng các đặc điểm, cơ chế hoặc nguyên liệu thô của tự nhiên. Thuật ngữ mô phỏng sinh học lần đầu tiên được Schimitt giới thiệu, bắt nguồn từ các từ tiếng Hy Lạp “bios” và “mimesis”, có nghĩa là sự sống và sự bắt chước. Các nhà khoa học trong lĩnh vực này đã tạo ra các sản phẩm hoàn hảo bằng cách xem xét ba yếu tố quan trọng trong tự nhiên, bao gồm mô hình hóa, đo lường và tư duy. Bằng cách này, sự phát triển nhanh chóng trong công nghệ được đạt được theo chiến lược kinh tế và môi trường, đồng thời giải quyết được nhiều trở ngại.
Nguyên tắc cốt lõi của mô phỏng sinh học khá đơn giản: sử dụng sinh học làm nguồn cảm hứng và hướng dẫn trong việc phát triển các vật liệu mới. Có những quá trình trong hệ thống tự nhiên có thể được sử dụng làm mô hình để thúc đẩy sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật. Tầm quan trọng của mô phỏng sinh học trong ngành dệt may như một quá trình khám phá là các quá trình tự nhiên vốn dĩ bền vững và hiệu quả trong việc sử dụng tài nguyên; và như ngày càng rõ ràng, đây là một vấn đề then chốt.
Ví dụ về ứng dụng mô phỏng sinh học trong ngành dệt may
Polypropylene – có thể mềm như cao su hoặc bền như các loại polyme kỹ thuật. Nó được sử dụng cho đồ nội thất mềm, rèm cửa, bọc ghế, thảm, hàng dệt kim, áo khoác, áo vest, dây thừng công nghiệp, bạt, dây đai, lưới, dây bện và vải lưới. Nó chiếm 93% ngành công nghiệp dệt địa kỹ thuật .Stomatex – được sử dụng để kiểm soát vi khí hậu. Các lỗ khí trên lá cây thoát hơi nước và quá trình này được mô phỏng trên vải; mồ hôi ngưng tụ được loại bỏ khỏi bề mặt da bởi các khoang hình vòm có một lỗ nhỏ ở phía trên. Các khoang này hoạt động như những máy bơm nhỏ với các lỗ thoát; khi cơ thể hoạt động, các lỗ thoát cho phép mồ hôi được hút ra khỏi bề mặt da. (Vật liệu thông minh phản ứng với môi trường). Nó được sử dụng trong quần áo thể thao với neoprene và polyethylene vì chúng có tính đàn hồi và có thể định hình bằng nhiệt. Nó cũng có các ứng dụng y tế, bao gồm việc tạo ra các dụng cụ hỗ trợ khớp nhẹ.
Sợi tơ nhện – tơ lụa thông thường được sử dụng nhờ độ bền, độ đàn hồi và khả năng hấp thụ lượng lớn năng lượng cơ học. Sợi tơ nhện được lấy cảm hứng từ tơ lụa thông thường, nhưng được bổ sung thêm tính linh hoạt và độ cứng. Do đó, nó bền hơn tơ lụa, cao su và thép, những chất giòn và có thể bị đứt dưới tác động của lực căng.
Velcro – thiết kế này dựa trên những gai nhỏ trên hạt cây cỏ chân vịt. Những gai có móc này bám vào lông động vật và được vận chuyển đến những nơi khác, nơi chúng có thể rơi xuống đất và phát triển. Những gai này được sao chép thành các móc ở một mặt của băng Velcro, bám vào các sợi polyamide mềm mại của mặt còn lại của băng dệt.
Fastskin – được lấy cảm hứng từ vảy trên da cá mập; những cánh nâng nhỏ có các đường gờ hình chữ V cho phép nước lướt nhẹ trên chúng, giúp tăng tốc độ bơi. Nó được sử dụng lần đầu tiên tại Thế vận hội Olympic năm 2000, khi rất nhiều kỷ lục đã bị phá vỡ trong năm đó.
Vải Pinecone – là loại vải thích ứng với sự thay đổi nhiệt độ bằng cách mở ra khi ấm và khép lại khi lạnh, giống như vảy của quả thông. Được Bộ Quốc phòng phát triển để may đồng phục ở sa mạc, chất liệu này cho phép người mặc giữ mát vào ban ngày và ấm vào ban đêm mà không cần mặc quá nhiều quần áo. Vải có hai lớp được liên kết với nhau bằng những vạt nhỏ, xen kẽ, sẽ mở ra khi độ ẩm tăng cao – khi người mặc đổ mồ hôi, các vạt này sẽ mở ra, giúp tăng lưu lượng không khí. Bên dưới các vạt này là một lớp chống thấm nước bảo vệ người mặc khỏi mưa.
Lá sen, cánh bướm và cánh chuồn chuồn là những vật liệu tự nhiên có bề mặt kỵ nước. Trong trường hợp lá sen, bề mặt có lớp sáp; cánh bướm và cánh chuồn chuồn có bề mặt thô ráp giúp đẩy nước và tự làm sạch khi trời mưa. Một loại vải, Nano-Tex, mô phỏng các đặc tính chống thấm nước và tự làm sạch này bằng cách sử dụng polyethylene hoặc polypropylene với lớp sáp được phun lên bề mặt vải.
Tạo màu mà không cần nhuộm hay in – màu sắc trên cánh bướm Morpho rhetenor đến từ sắc tố và cấu trúc của vảy cánh, được gọi là màu cấu trúc. Chỉ có các sắc tố vàng, vàng cam, đỏ, đen và nâu trên cánh của chúng; màu xanh lá cây, xanh dương và tím đến từ các lớp phi hạt được ngăn cách bởi các lớp không khí theo một mô hình tương tự như gạch khảm. Mỗi viên gạch có cấu trúc khác nhau và một khe hở nhỏ cho phép khúc xạ ánh sáng. Độ dày của các lớp làm thay đổi màu sắc nhìn thấy được. Công nghệ nano cho phép sản xuất các sợi đơn polyester hoặc polyamide quang học gọi là Morphotex, bắt chước màu sắc của bướm Morpho mà không cần sử dụng sắc tố hoặc thuốc nhuộm. Vải nhiều lớp này có sáu mươi mốt lớp dày 70nm với bốn màu cơ bản: đỏ, xanh lá cây, xanh dương và tím, được kiểm soát chính xác bằng độ dày của lớp theo bước sóng nhìn thấy được và do đó, màu sắc sẽ không bao giờ phai.
Da lộn – là da đã qua xử lý. Da lộn giả được sản xuất từ sợi siêu nhỏ polyester được cán mỏng .
Các lĩnh vực phát triển khác
Hệ thống phân nhánh trong cây vận chuyển nước một cách hiệu quả. Điều này đã được mô phỏng trong các loại vải dệt nhiều lớp hoặc đan để cung cấp khả năng vận chuyển nước tuyệt vời, giúp quản lý độ ẩm tốt hơn và tăng cường sự thoải mái. Lông vũ có thân chính với các nhánh bên, mỗi nhánh lại có thêm các nhánh nhỏ hơn. Những nhánh này có thể giữ không khí và cung cấp khả năng cách nhiệt tốt, đặc biệt là lông tơ mềm mại. Một đặc điểm khác của lông vũ là khả năng nén trong nước, tạo ra động lực học dưới nước tuyệt vời và nhanh chóng trở lại hình dạng ban đầu khi khô. Những đặc tính này đang được nghiên cứu để sản xuất chất cách nhiệt tổng hợp "lông tơ".Tại sao mô phỏng sinh học lại quan trọng trong ngành dệt may?
Công nghệ mô phỏng sinh học đang làm thay đổi ngành công nghiệp dệt may bằng cách mang đến những giải pháp bền vững và sáng tạo lấy cảm hứng từ thiên nhiên. Dưới đây là lý do tại sao điều này lại quan trọng:- Tính bền vững: Thiên nhiên sử dụng rất ít năng lượng và tạo ra rất ít chất thải. Việc mô phỏng điều này có thể giảm thiểu tác động môi trường của ngành sản xuất dệt may.
- Tính năng: Các thiết kế lấy cảm hứng từ thiên nhiên thường vượt trội hơn so với các thiết kế truyền thống, mang lại sự thoải mái, khả năng bảo vệ hoặc độ bền tốt hơn.
- Đổi mới: Mô phỏng sinh học mở ra những hướng đi mới trong thiết kế vải dệt cho ngành chăm sóc sức khỏe, thể thao, quân sự và nhiều lĩnh vực khác.
Phần kết luận
Mô phỏng sinh học đang định hình lại ngành dệt may bằng cách thay đổi cách chúng ta thiết kế, sản xuất và sử dụng vải. Khi công nghệ phát triển, mô phỏng sinh học sẽ đóng vai trò lớn hơn nữa trong đổi mới ngành dệt may. Hãy tưởng tượng những bộ quần áo có khả năng tự phục hồi như da, những loại vải tạo ra năng lượng như lá cây, hoặc những vật liệu có thể phát triển và phân hủy tự nhiên. Mô phỏng sinh học trong ngành dệt may là một ví dụ hoàn hảo về cách việc tìm tòi từ thiên nhiên có thể dẫn đến những đổi mới thông minh hơn, thân thiện với môi trường hơn.Tài liệu tham khảo
[1] Ashford, B. (2016). Từ sợi đến vải.[2] Mondal, MIH (2022). Vải bảo hộ từ tài nguyên thiên nhiên. Nhà xuất bản Woodhead.
[3] Sinclair, R. (2014). Dệt may và thời trang: Vật liệu, Thiết kế và Công nghệ. Woodhead Pub Limited.
[4] Kozlowski, RM (2012). Cẩm nang về sợi tự nhiên: Tập 2: Xử lý và ứng dụng. Elsevier.
[5] Abbott, A., & Ellison, M. (2008). Vải dệt lấy cảm hứng từ sinh học. Elsevier.
Nguồn: www.textileblog.com
