Oavsett om det gäller sport, på jobbet eller i vardagsrummet – beroende på aktivitet och miljö, våra kläder måste uppfylla olika krav. Empa-forskare har utvecklat en modell som förutsäger hur väl ett givet plagg kommer att hålla oss varma. Den avgörande faktorn är luftgapet mellan vår kropp och det yttersta lagret av kläder.

På vintern, det kan se soligt och varmt ut. Men så fort vi utsätts för vinden, vi börjar frysa. Om våra kläder inte är anpassade till förhållandena, vi känner oss snabbt obekväma. plaggutvecklare, å andra sidan, vill anpassa sina produkter så nära som möjligt till kundernas krav. För att se om T-shirts, jackor eller skor håller vad de lovar, tester med prototyper har varit nödvändiga hittills. Empa-forskare har nu utvecklat ett datorprogram som beräknar hur varm och mysig en person känner sig när den bär ett plagg.

Den termiska komforten av, säga, en vinterjacka bestäms inte i första hand av dess tyg. "Mycket viktigare är luftlagren mellan kroppen och tyget, " förklarar Empa-forskaren Agnes Psikuta. "Luftspalter är ansvariga för mer än 70 procent av ett plaggs termiska egenskaper." Detta beror på att luft är en utmärkt isolator. kläder isolerar särskilt bra när det är mycket luft mellan kroppen och det yttersta lagret av kläder. Om denna luft kommer ut, isoleringen blir lidande och man börjar frysa.

Kopierat från modebranschen

Hittills, de flesta vetenskapliga modeller för att förutsäga värmeförluster har huvudsakligen baserats på egenskaperna hos tyg som har använts för att tillverka ett plagg. Tyger, dock, faller väldigt olika när en kropp rör sig. Detta förändrar också de isolerande luftlagren; men bara ett permanent lager kan isolera bra. Forskare har, därför, letade efter lösningar för att beräkna förändringen i luftgapets tjocklek under rörelse. "Vi använde datorprogram utvecklade för modebranschen som grund. Dessa program simulerar situationen på en catwalk. Designers kan skapa en virtuell modell av ett plagg och se hur deras nydesignade kläder ser ut på en person i rörelse." Det visade sig att dessa datorprogram exakt kan förutsäga hur kläder kommer att drapera på kroppen.

Programvaran som utvecklats av Agnes Psikuta och hennes team kombinerar olika matematiska modeller som interagerar med varandra. Förutom luftlager, programmet förutsäger den termiska komforten för bäraren samt påverkan av svettningar eller kroppsrörelser på plagget. Till sist, ett skärmönster förvandlas till ett virtuellt klädesplagg som kan bäras av en avatar.

Programmet kan också hjälpa, till exempel, att utveckla en optimal outfit för löpning på hösten. "Även innan tygerna eller den estetiska designen har bestämts, vår programvara beräknar nödvändiga kläder som ska passa, " förklarar Psikuta. Och allt detta inte bara för standardstorlekar. "Vårt program kan forma avatarerna efter olika kroppstyper och storlekar. Om, till exempel, något ska utvecklas för särskilt muskulös, kurviga eller smala människor, vi kan anpassa programmet därefter."

Utvecklingsperioden förkortades med 90 procent

I slutet, programmet hjälper till att ersätta otaliga prototyper för utveckling av nya kläder och funktionella redskap. Eftersom detta också eliminerar behovet av tidskrävande testkörningar, utvecklingstiden reduceras med upp till 90 procent. "Hur mycket tid vi faktiskt kan spara beror mycket på produkten i fråga och dess komplexitet, " säger Psikuta. "Till exempel, skyddskläder för brandmän – i slutändan en hälso- och livräddande utrustning – har en mycket komplex struktur, medan en sport T-shirt, å andra sidan, är lite lättare."

Dock, att använda datorprogrammet är allt annat än trivialt. För att kunna tillämpa forskningsresultaten i praktiken, Empa samarbetar med industriella partners som, till exempel, tillverka funktionell utrustning för vintersport. "De kommer på nya idéer, och vi stödjer dem med vår teknik och hjälper dem att utveckla sina kläder på kortast möjliga tid, " säger Psikuta. Hon och hennes team presenterar också programvaran på vetenskapliga konferenser, att kontinuerligt utveckla den vidare med akademiska partners och sedan göra den tillgänglig för så många användare som möjligt.