Breien alleen een hobby voor oude vrouwtjes? Echt niet. Deze duizend jaar oude manier om weefsels te maken van een enkele draad heeft veel meer toepassingen dan je misschien verwacht. Dat zeggen Franse wetenschappers, die een wiskundige model maakten van een breiwerkje.
Dat truien en andere gebreide kledingstukken zo lekker zitten, komt door een bijzondere eigenschap. ‘Je kunt je grootmoeders sjaal uitrekken tot deze twee keer zo lang is, maar het garen zelf rekt niet uit’, vertelt Frederic Lechenault van de Ecole Normale Supérieure in Parijs. Daardoor past het zich makkelijk aan aan de vorm van je lichaam. Deze bijzondere elastische eigenschap was de reden dat hij samen met twee collega’s een wiskundig model maakte van het gedrag van gebreide stof.
Voor het experiment lieten de onderzoekers een breimachine een lapje stof maken van 51 bij 51 losjes gebreide tricotsteken (zie plaatje). Deze steken worden vaak gebruikt om truien te maken. Het garen was een speciaal soort nylondraad dat niet kromtrekt of draait.
Rekken en strekken
Eén kant van het breisel werd vastgeklemd, terwijl een machine aan de andere kant de stof zover mogelijk uittrok. Tussendoor liet hij het breiwerkje steeds even los. Het lapje sprong dan terug naar zijn oorspronkelijke vorm.
Die elasticiteit ontstaat doordat de in elkaar grijpende steken de wrijving in het materiaal doorgeven. Als je aan het stuk stof trekt, zal een steek een beetje aan zijn buurman blijven hangen totdat de spanning te hoog wordt en hij wegglijdt. Als een treintje trekt deze beweging door de stof. Hoe sneller je trekt, hoe meer wrijving ontstaat.
Als je het daarna weer loslaat, schieten de steken weer terug naar hun oorspronkelijke positie. De groep onderzoekers bevestigde dit door het geometrische centrum van elke steek nauwkeurig te volgen met een camera.
Wiskundige steekjes
Ze ontdekten ook dat de nylon draad niet permanent vervormt. Na vijf rondes van strekken en loslaten haalden ze het breisel uit elkaar en bleek de draad nog steeds recht. De resultaten gebruikten de onderzoekers om een wiskundig breimodel te bouwen. Dat model voorspelt dat andere materialen – zoals wol – dezelfde rekbaarheid vertonen wanneer je ermee breit.
‘Breien heeft allerlei technologische toepassingen’, vertelt onderzoeker Samuel Poincloux. ‘Denk aan stoffen waarvan de elasticiteit heel precies bepaald is, zoals wandelsokken. We hopen dat met ons model zulke toepassingen nóg beter gemaakt kunnen worden.’
Het onderzoek verscheen in Physical Review X.
Lees verder: