Ikivanha pitsinnypläys taipui älytekstiileihin – tutkijat kehittivät ympäristöön reagoivia rakenteita
Pitsinnypläyksellä voi valmistaa tekstiilejä, jotka reagoivat ympäristöön. Aalto-yliopiston tutkijat soveltavat vanhaa tekniikkaa aktiivisiin materiaaleihin. Tietokonemallinnuksen avulla voidaan tutkia, miten erilaiset rakenteet muuttavat muotoaan.
Ikivanhaa käsityömenetelmää pitsinnypläystä, aktiivisia materiaaleja ja tietokonemallinnusta soveltava tutkimus on kehittänyt tekstiilirakenteita, jotka muuttavat muotoaan ympäristön muuttuessa. Havaintoa voitaisiin hyödyntää esimerkiksi täysin tekstiilipohjaisen transistorin rakentamisessa, ja soveltaa vaikka maaperän kosteuden säätelyssä tai teknisissä vaatteissa, Aalto-yliopiston Kemian ja materiaalitieteen laitoksen tiedotteessa kerrotaan.
Pitsinnypläyksessä yksittäisten lankojen kulkua voidaan ohjata tarkasti. Ne voivat mutkitella rakenteessa ja muodostaa monimutkaisiakin kuvioita. Nypläystekniikan avulla tutkijat voivat valmistaa aktiivisia materiaaleja, jotka pystyvät reagoimaan esimerkiksi lämpötilan muutoksiin.
”Nypläys mahdollistaa sen, että jokaista lankaa voidaan kontrolloida yksitellen. Se antaa meille mahdollisuuden tehdä sellaisia tekstiilirakenteita, joita perinteisillä kudonta- ja neulontatekniikoilla ei voisi toteuttaa”, kertoo väitöskirjatutkija Maija Vaara tiedotteessa.
Lankojen reitin variointi on tärkeää, kun tekstiilirakenteessa käytetään kutistuvaa lankaa. Jotta lanka voi kutistua, sillä täytyy olla kiinnityspisteidensä välissä ylimääräistä pituutta. Nypläyksessä ylimääräinen pituus saavutetaan mutkittelemalla lankojen reittiä. Kun lanka kutistuu, se vetää samalla muuta rakennetta ja saa sen muuttamaan muotoaan.
”Pitsinnypläys on erityisen kiinnostavaa, koska siinä tekstiilirakenteen muotoa voidaan muuttaa ilman, että sen kokonaispinta-ala muuttuu. Tässä työssä osoitamme, miten tätä ominaisuutta voidaan hyödyntää esimerkiksi täysin tekstiilipohjaisen transistorin rakentamisessa”, kertoo professori Jaana Vapaavuori.
Lämpö saa materiaalin muuttamaan muotoaan
Tutkimuksessa yhtenä aktiivisena materiaalina käytetään joustavaa ja kumimaista nestekide-elastomeeria (LCE, liquid crystalline elastomer), joka kutistuu lämmitettäessä ja palautuu lämpötilan laskiessa takaisin alkuperäisiin mittoihinsa. On myös sellaisia aktiivisia materiaaleja, jotka reagoivat esimerkiksi kosteuteen tai valoon.
Tutkijoita kiinnostaa erityisesti se, miten materiaalin ominaisuudet ja tekstiilirakenteen geometria vaikuttavat yhdessä rakenteen käyttäytymiseen. Tietokonemallinnuksen avulla voidaan tutkia, miten erilaiset rakenteet muuttavat muotoaan ja miten rakennetta voidaan ohjata halutunlaiseen käyttäytymiseen.
”On kiinnostavaa yhdistää hyvin vanha käsityömenetelmä johonkin todella uuteen. Voimme valmistaa rakenteita konkreettisesti käsityömenetelmällä ja toisaalta mallintaa samoja rakenteita tietokoneella”, Vaara sanoo.
Muotoaan muuttaville tekstiileille voidaan kuvitella erilaisia käyttötarkoituksia. Lämpötilaan reagoivia rakenteita voisi hyödyntää esimerkiksi avautuvissa ja sulkeutuvissa verkoissa.
”Esimerkiksi sään ääri-ilmiöiden yleistyessä voisimme tulevaisuudessa suunnitella vaatteen, joka säätelee lämpötilaa automaattisesti: kylmässä rakenne tiivistyy ja lämpötilan noustessa avautuu. Samankaltaisia rakenteita voisi ajatella myös esimerkiksi maaperän kosteuden säätelyyn”, Vaara kertoo.
Perinteinen käsityötaito uuden tutkimuksen lähtökohtana
Pitsinnypläyksen käyttö tutkimuksessa juontaa juurensa Vaaran kiinnostuksesta suomalaisiin perinteisiin käsityötekniikoihin. Hän on opiskellut käsityötiedettä ja etnologiaa Helsingin yliopistossa.
Pitsinnypläys on alun perin kehittynyt koristeellisten tekstiilien valmistamiseen, mutta juuri sen rakenteellinen monipuolisuus tekee tekniikasta kiinnostavan myös tutkimuksessa. Pienestäkin materiaalimäärästä voidaan valmistaa monimutkaisia rakenteita, ja tekniikan avulla voidaan tutkia uudenlaisia tapoja rakentaa tekstiilejä.
”Koska taito on säilynyt, sitä pystytään myös soveltamaan uuteen. Kyse ei siis ole vain siitä, että pystymme edelleen tekemään pitsiä, vaan siitä, että säilynyt osaaminen voi avata mahdollisuuksia uudenlaiseen tutkimukseen”, Vaara sanoo.
