北卡罗莱纳州立大学劳拉·奥列尼亚茨 从位于美国国家分析仪器厂的Xradia 510 Versa 3D XRM-CT拍摄的机织物表面分析图像
信用:鲁克萨纳婴儿 为了准确量化羊毛衫直接穿在皮肤上时会有多痒，或者铺在床上的毯子有多柔软，北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种使用三维成像测量织物粗糙度的方法
在《美国化学学会应用材料与界面》杂志上，研究人员报道了一系列实验，在这些实验中，他们使用成像工具——x光显微计算机断层扫描——拍摄织物表面的三维图像，以计算表面几何形状，并测量对摩擦的影响
他们的方法可以在不破坏织物的情况下，在微尺度上量化皮肤-纺织品界面
“我们需要明确测量摩擦的方法，以帮助纺织行业调整织物，使其适合特定的应用，”该研究的相应作者、北卡罗来纳州纺织服装、技术和管理副教授卡维塔·马图尔(Kavita Mathur)表示
“我们有服装用纺织品，运动员用纺织品，病人穿的纺织品，还有家具用纺织品
摩擦可以发生在任何地方——不仅仅是对皮肤
最终，我们设想使用这种方法来确保织物的最终用途不会过于粗糙，无论它们最终是被放在医院的病床上，那里的刺激会导致褥疮，还是放在运动员身上或家具上
" 摘要与马图尔坐在一起，了解三维图像如何用于测量摩擦力: 摘要:为什么需要开发一种测量织物摩擦的新方法？ 马图尔:纺织行业目前使用的测试需要一种仪器，特别是一种金属探针，它可以在一小块织物上来回摩擦，以显示织物在微米级别上有多粗糙或光滑
金属探针既不代表我们的皮肤特性，也不代表实际的相互作用
我的研究生鲁克萨纳·宝贝正在研究一种摩擦测试方法，这种方法能够模拟不同条件下人体皮肤对织物的反应
这将使我们能够研究不同应用中的皮肤-纺织品相互作用，如运动服装、医疗保健和医用纺织品、军用服装、消防员防护服等
TA:面料的图像是怎么拍出来的？ 马图尔:我们使用了一种计算设备——我们实验室分析仪器设备中的一种新仪器——来拍摄织物长度和深度的横截面图像
所以我们一层一层地准确知道织物是如何构成的
就进入织物而言，它是非破坏性的
这告诉我们从纤维层到织物层的织物几何形状
然后我们将织物夹在人造皮肤模拟物之间，在一定的压力下挤压所有的纤维，这就给了我们表面真正的接触面积
然后我们拍下那个三明治的图像
接触界面上施加的压力会改变织物的表面几何形状，这由仪器非常精确地记录下来
TA:怎么用图像来理解面料的摩擦力？ 马图尔:仅仅通过改变织物结构，我们就可以改变与皮肤的摩擦作用
为什么？因为不同的织物表面会与我们的皮肤产生不同的相互作用
因为我们不能用肉眼看到它，所以我们使用计算机断层扫描以非破坏性的方式捕获织物图像，这样我们就可以看到织物是如何接触皮肤的，并研究为什么接触不同
TA:面料的哪些特征造就了它的表面几何？ 马图尔:纤维和纱线的选择，以及织物结构，有助于调节纺织品的摩擦性能
例如，你会看到你的棉t恤和你的运动服感觉不同，后者通常是由合成纤维制成的
在某些应用中，根据所用纤维的类型，可能会有短纤维从织物表面突出，称为织物毛羽，这会导致皮肤过敏
这台仪器可以告诉我们当它开始接触摄像机时有多少纱线毛羽
除了纤维，纱线和织物结构也有助于表面几何形状，并与皮肤产生不同的接触
为了研究这些方面，我们使用XRM-CT捕捉整个织物尺寸，并从图像中量化皮肤-织物接触界面，这将引导我们预测织物的摩擦和磨损性
塔:在研究中，你谈到了织物只是衡量织物舒适程度的等式的一部分，另一部分是皮肤
你的皮肤如何影响研磨织物的感觉？ 马图尔:皮肤特性肯定会影响面料的手感
没有两种皮肤类型是完全相同的
这就是我们采集指纹的原因——因为每个人都有独特的身份
每个人都有独特的皮肤纹理
其他影响皮肤舒适度的因素还有皮肤的含水量和温度
例如，当皮肤潮湿时，织物变得更粘——它粘在皮肤上，增加了摩擦
就温度而言，无论是热还是冷，身体对它的反应方式也是不同的
在我们的研究中，我们考虑了不同的测试条件以及测试环境
我们想做一项人体研究，在不同湿度和压力的真实环境中证实这项研究的发现，并使用替代皮肤来模拟健康的成人组织和汗液状况
这个行业现在使用的是金属表面的摩擦力
我们需要知道的是:对皮肤的摩擦力是多少？
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