POINCLOUX, Samuel助教（物理科学科、松川宏教授研究室）が、フランスの研究者 Audrey Steinberger氏（レンヌ高等師範学校）とJérôme Crassous氏（レンヌ第1大学）との共同研究で、ニット素材の多様な⾃然な形が、幾何学、摩擦、弾性の微妙な関係によってどのように制御されるかを解明し、2024年12⽉12⽇（木）、この研究成果が"Physical Review Letters"に掲載されました。

• Metastability of a Periodic Network of Threads: Shapes of a Knitted Fabric（"Physical Review Letters"）

背景

靴下のようなニット製品は人体の形に適応して圧迫しませんが、好みのセーターも簡単に形が崩れることがあります。ニット素材は、まるで独自の形を持たないように見えます。このようなテキスタイル（繊維製品）は、⾐類として⽇常⽣活に⽋かせないものになっているだけでなく、さまざまな産業分野でも活⽤されています。繊維は航空宇宙分野や医療分野での最新の複合材料として、また、⼟⽊⼯学で⼟壌を強化・浄化するためのジオテキスタイルとしても利⽤されています。近年では、ソフトロボティクスやエネルギー収集など新しい分野でも繊維への関⼼が高まっています。これらの⽤途において、繊維が外⼒に対してどのように変形するかを理解し、予測することが必要です。しかし、繊維は広く使われている素材であるにもかかわらず、絡み合った⽷から成る複雑な構造のため、繊維の⼒学を解明するのは⾮常に難しい課題です。例えば、⼀定の⽷の⻑さからどれだけの布地⾯積が得られるかを予測するのは、⼯業的に⼤きな課題です。また、基本的な⼒学特性である「⾃然な形」、すなわち外⼒がかかっていない状態での物体の形状さえも明確にはわかっていません。

今後の展開

摩擦は、産業⽤機械のシミュレーションで考慮するのが最も難しい効果であり、繊維の⼒学的反応においては⼤きな役割を果たしています。この基礎研究は、摩擦が繊維の⼒学的反応にどのような影響を与えるかを理解するための⼟台を提供しています。これにより、エンジニアが繊維ベースの次世代材料をデザインする可能性を解き放ち、複雑で⾮線形な⼒学的反応を生かせるようになることを期待しています。