Jo 1980-luvulla keksittiin lämpöön ja valoon reagoiva nestekide-elastomeeri eli LCE (liquid crystalline elastomer). Sitä on hyödynnetty lähinnä ohutkalvoina pehmeän robotiikan sovelluksissa, mutta nyt Aalto-yliopiston ja Cambridgen yliopiston tutkijat ovat testanneet sitä älykkäiden tekstiilien materiaalina.

Tutkimuksessa käytettiin perinteisiä kankaankudontatekniikoita ja -sidoksia. Sidos tarkoittaa kankaan rakennetta eli tapaa, jolla kudelanka ja loimilanka risteilevät keskenään.

Tutkijat käyttivät sidoksina palttinaa, satiinia, toimikasta ja kuderipsiä. Jokainen sidos muodostettiin sekä pehmeästä että jäykästä LCE-langasta. Tutkijat testasivat, miten kankaat reagoivat infrapunalampun lämpöön.

Kaikki testatut kankaat painuivat kasaan lämmetessään. Se, mitä sidosta ja kumpaa lankaa kankaaseen oli käytetty, vaikutti muutoksen voimakkuuteen. Kaikki kankaat myös palautuivat alkuperäiseen muotoonsa, kun lämpötila palasi lähtöpisteeseen.

Aalto-yliopiston tutkijatohtori Pedro Silva paljastaa, että ennen hanketta tutkijoille oli täysi arvoitus, miten uusi materiaali taipuisi tekstiilien valmistukseen. LCE on kuin kuminauhaa, joka on tehty nestekidepolymeereistä.

Lue myös: Aalto-yliopiston tutkijat kehittivät ekoliiman puurakentamisen tarpeisiin

- Molemmat LCE-langat ovat jopa joustavampia kuin tuttu elastaani. Siksi meidän oli selvitettävä, voisiko tekstiiliteollisuus hyödyntää niitä ja miten yhdistäminen tutumpiin lankamateriaaleihin vaikuttaisi LCE-lankojen muovautuvuuteen, Pedro Silva toteaa.

Tiimi myös kutoi LCE-langoista, pellavasta ja nylonista pyöreän kankaan hyödyntäen säteittäistä kudontaa. Kankaan lämmetessä LCE-langat kutistuivat ja vetivät koko kankaan keilamaiseen muotoon. Kankaan viiletessä keila laskeutui ja kankaasta tuli jälleen sileä pyörylä.

Kankaiden kudonnasta vastannut Aalto-yliopiston väitöskirjatutkija Maija Vaara korostaa, että työ ei olisi onnistunut ilman kahden yliopiston ja eri alojen tiivistä yhteistyötä.

Lue myös: Suomesta ratkaisu äänen puuttuvaan suuntatietoon - Autenttinen tilaääni kuulolaitteisiin ja VR-sovelluksiin

- Monialaisuus oli tutkimuksessa valtava etu. Toivomme, että työmme herättää muutkin ajattelemaan tulevaisuuden materiaaleja, uusista näkökulmista, toteaa Maija Vaara.

Pedro Silva ja Maija Vaara työskentelevät professori Jaana Vapaavuoren vetämässä, toiminnallisten materiaalien suunnitteluun erikoistuneessa tutkimusryhmässä. Vapaavuoren mukaan tutkimus on merkittävä askel kohti älykkäiden ja muokkautumiskykyisten tekstiilien aikakautta.

- Näillä kankailla pystymme säätämään kuteen "huokoskokoa" sekä koko kankaan 3D-rakennetta lämpötilan avulla. Lämpöön reagoiville kankaille saattaa löytyä sovelluksia kylmyydeltä suojaamisessa; ei vain puettavissa älyvaatteissa vaan myös esimerkiksi maataloudessa. Lämpötilan muutos vaikuttaa lisäksi siihen, miten kankaat läpäisevät valoa. Yksi tulevaisuuden visioista onkin mukautuvat verhot, jotka säätelevät sisätilan lämpötilaa. Muuttuvia 3D-muotoja voidaan puolestaan käyttää vaikkapa huonetilojen akustiikan parantamisessa, Vapaavuori tuumii.

Lue myös: Aalto-yliopiston opiskelijat loivat avoimen mikroprosessorin - "Vaikea kuvitella parempaa kesätyötä"