Okei, tunnustusten aika: Olen nähnyt viime aikoina paljon otsikoita ”älykkäästä kankaasta”, ja rehellisesti sanottuna useimmat niistä saavat silmäni laskeutumaan. Grafeenilla vahvistetut paidat? Lämpötilaa säätelevät takit? Kuulostaa hienolta, mutta myös mahdottoman monimutkaiselta ja kalliilta.
Tämä Harvardin tutkimus kuitenkin herätti huomioni – eikä vain siksi, että siihen liittyy neulonta.
Kävi ilmi, että Harvardin insinööritieteiden ja sovelletun tieteen koulukunnan tutkijat ovat havainneet, että sama perustekniikka, jota isoäitisi käytti tekemään kömpelöt jouluneuleet, voi todellisuudessa luoda kankaita, jotka pystyvät muuttamaan muotoaan, aistimaan liikettä ja toimimaan sähkökytkiminä. Ei vaadita hienostunutta nanoteknologiaa. Pelkkä lanka ja älykäs insinööritaito riittävät.
Mikä on suuri juttu ”napsahtamisessa”?
Tässä kohtaa asia muuttuu mielenkiintoiseksi. Tuoreen tohtorin Kausalya Mahadevanin johtama ryhmä kehitti neulottuja kankaita, jotka voivat käytännössä ”napsahtaa” yhdestä vakaasta muodosta toiseen – vähän kuin valokytkin napsahtaa päälle- tai pois-asentoon ja pysyy siinä. Asennon ylläpitoon ei tarvita sähköä.
Tutkijat kutsuvat tätä ”monistabiilisuudeksi”, ja se on todella merkittävä asia. Aiemmin materiaalien, jotka kaareutuvat ja säilyttävät muotonsa, luominen edellytti polymeerien huolellista muovaamista ja niiden sisäisten jäännösjännitteiden hallintaa – monimutkaista ja kallista puuhaa. Mahadevan ja hänen tiiminsä havaitsivat kuitenkin, että perinteinen loimineulonta (teollinen menetelmä, jota käytetään useimpien pipojen ja hanskojen valmistuksessa) voi saavuttaa saman vaikutelman pelkällä langalla.
Miten? He käyttivät erittäin elastisia lankoja ja tekniikkaa nimeltä ”plating”, jossa eri lankoja sijoitetaan kankaan vastakkaisille puolille. Tämä luo tiheitä, paksuja tekstiilejä, jotka luonnostaan haluavat kiertyä kolmiulotteisiin muotoihin – ajattelepa, miten T-paidan helma usein kiertyy ylöspäin, kun sen leikkaat. Sama periaate, mutta tarkoituksellista ja dramaattista.
”Lankavalinnat ja koneparametrien valinnat mahdollistivat meille käytännössä kankaan valitsemisen niin napsahtavaksi kuin mahdollista”, Mahadevan selitti.
Mitä tällä voi oikeasti tehdä?
Tässä kohtaa asia siirtyy ”siististä tieteellisestä kokeesta” kohti ”odota, tämä on itse asiassa melko hämmästyttävää”.
Harvardin tiimi asetteli neulotut raidat eri kuvioihin ja havaitsi, että he voivat luoda tekstiilejä, jotka napsahtavat eri vakaaseen konfiguraatioon. Jokainen konfiguraatio pysyy vakaana, kunnes jokin – hellä veto, kehon liike – laukaisee napsahduksen toiseen tilaan.
Sitten he olivat luovia.
He kudottivat ohuita johtavia lankoja kankaaseen ja saivat yhtäkkiä pehmeitä, venyviä sähkökytkimiä. Kangas muuttaa sähköistä tilaansa, kun se napsahtaa muotojen välillä. Ei painikkeita, ei kosketusnäyttöjä, vain... kangas tekee omaa juttuaan.
Yhdessä demonstraatioissa he loivat neulotun kuoren, joka sytyttää ja sammuttaa LED-valon siirtyessään vakaasta tilasta toiseen. He rakensivat myös puettavan kytkimen, joka asetetaan polven tai kyynärpään päälle –