Pour quantifier exactement les démangeaisons d'un pull en laine lorsqu'il est porté directement sur la peau, ou à quel point une couverture étendue sur votre lit peut être douce, Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont mis au point une méthode de mesure de la rugosité du tissu à l'aide de l'imagerie 3D.

Dans la revue Matériaux et interfaces appliqués ACS , les chercheurs ont rapporté une série d'expériences dans lesquelles ils ont utilisé un outil d'imagerie - la tomodensitométrie à rayons X - pour prendre des images 3D de la surface du tissu afin de calculer la géométrie de la surface, et mesurer l'impact sur le frottement. Leur méthode permet de quantifier l'interface peau-textile à l'échelle microscopique sans détruire le tissu.

"Nous avons besoin de moyens de mesurer définitivement la friction pour aider l'industrie textile à adapter les tissus à des applications spécifiques, " a déclaré l'auteur correspondant de l'étude Kavita Mathur, professeur agrégé de textile et habillement, technologie et gestion à NC State. "Nous avons des textiles pour l'habillement, pour les sportifs, portés par les patients, et qui entrent dans l'ameublement. La friction peut être n'importe où, pas seulement contre la peau. Finalement, nous envisageons d'utiliser cette méthode pour garantir que les tissus ne sont pas trop abrasifs pour leurs utilisations finales, s'ils sont destinés à finir sur un lit d'hôpital où l'irritation peut conduire à des escarres, ou sur un athlète ou dans l'ameublement."

The Abstract s'est entretenu avec Mathur pour comprendre comment les images 3D peuvent être utilisées pour mesurer la friction :

Le résumé : Pourquoi avez-vous besoin de développer une nouvelle façon de mesurer le frottement des tissus ?

Mathur :L'industrie textile utilise actuellement des tests qui nécessitent un instrument, spécifiquement une sonde métallique, qui frotte d'avant en arrière contre un petit morceau de tissu pour donner une indication de la rugosité ou de la douceur du tissu au niveau du micron. La sonde métallique ne représente ni nos propriétés cutanées ni l'interaction réelle.

Mon étudiant diplômé, Bébé Ruksana, travaille sur une méthode d'essai de friction capable d'imiter la réponse de la peau humaine au tissu dans des conditions variables. Cela nous permettra d'étudier les interactions peau-textile pour diverses applications comme les vêtements de sport, textiles de soins et médicaux, vêtements militaires, vêtements de protection de pompier et plus.

TA :Comment avez-vous pris les images de tissu ?

Mathur :Nous avons utilisé un appareil informatique - un nouvel instrument dans nos laboratoires de l'installation d'instrumentation analytique - pour prendre une image d'une coupe transversale de la longueur et de la profondeur du tissu. Donc on sait exactement, couche par couche, comment le tissu était composé. Il est non destructif en termes de pénétration à l'intérieur du tissu. Cela nous indique la géométrie du tissu du niveau de la fibre au niveau du tissu.

Ensuite, nous intercalons le tissu entre un simulant de peau artificielle à une certaine pression pour appuyer sur toutes les fibres, et cela nous donne quelle est la véritable zone de contact à la surface. Ensuite, nous prenons l'image de ce sandwich. La pression exercée à l'interface de contact va modifier la géométrie de surface du tissu, et c'est enregistré par l'instrument très précisément.

TA :Comment peut-on utiliser une image pour comprendre le frottement du tissu ?

Mathur :Juste en changeant la structure du tissu seul, nous pouvons changer l'interaction de friction avec la peau. Pourquoi? Parce que différentes surfaces de tissu créent différentes interactions avec notre peau. Puisque nous ne pouvons pas le voir à l'œil nu, nous avons utilisé un scanner pour capturer des images de tissus de manière non destructive afin que nous puissions voir comment les tissus entrent en contact avec la peau, et rechercher pourquoi le contact est différent.

TA :Quelles caractéristiques des tissus créent sa géométrie de surface ?

Mathur :La sélection des fibres et des fils, ainsi que la structure du tissu, aider à régler la propriété de friction des textiles. Par exemple, vous verrez que votre T-shirt en coton est différent de votre tenue de sport, qui est généralement fabriqué à partir de fibres synthétiques.

Dans certaines applications, selon le type de fibre utilisé, il peut y avoir des fibres courtes dépassant de la surface du tissu, connu sous le nom de pilosité des tissus, ce qui peut entraîner une irritation de la peau. Cet instrument peut nous dire combien il y a de pilosité du fil lorsqu'il commence à toucher la caméra.

Avec les fibres, les structures de fil et de tissu contribuent également à la géométrie de la surface et créent un contact différent avec la peau. Afin d'étudier ces aspects, nous utilisons le XRM-CT pour capturer toutes les dimensions du tissu, et quantifier l'interface de contact peau-tissu à partir des images, ce qui nous conduira à prédire le frottement et l'abrasivité des tissus.

TA :Dans l'étude, vous avez parlé du fait que le tissu n'est qu'une partie de l'équation du confort du tissu — l'autre partie est la peau. Quel est l'impact de votre peau sur la sensation d'un tissu abrasif ?

Mathur :Les propriétés de la peau ont un impact certain sur le toucher des tissus. Il n'y a pas deux types de peau exactement identiques. C'est pourquoi nous prenons les empreintes digitales, parce que tout le monde a une identification unique. Tout le monde a une texture de peau unique.

Les autres facteurs qui ont également un impact sur le confort cutané sont le taux d'humidité de la peau et la température. Par exemple, quand la peau est humide, le tissu devient plus collant, il colle à la peau et augmente la friction. En termes de température, qu'il fasse chaud ou qu'il fasse froid, la façon dont le corps réagit est également différente.

Dans notre étude, nous avons pris en compte différentes conditions de test ainsi que les environnements de test. Nous aimerions faire une étude humaine pour confirmer les résultats de cette recherche dans un cadre réel à différentes humidité et pression, et utiliser une peau de substitution pour imiter les tissus sains des adultes et les conditions de sueur. Ce que l'industrie utilise actuellement, c'est la friction contre une surface métallique. Ce que nous devons savoir, c'est :quelle est la friction contre la peau ?