一个物理学家如何解开编织的数学

物理学家Elisabetta Matsumoto是一个狂热的针织者，已经占用了孩子的爱好。在2009年宾夕法尼亚大学的研究生院期间，Matsumoto遇到了一个异乎寻常的缝针，同时编织了日本红龙的模式。“我有成千上万种不同的针迹图案的书，但红龙墙挂在一起是我从未见过的那个，”她说。这让她思考缝线的几何形状，最终导致她研究了针织的数学。

松本说，有一百左右的缝线。通过改变针脚组合，结合器可以改变所得织物的弹性，机械强度和3-D结构。纱线上身并不是很有弹性。但是，当针织时，纱线产生织物，可以在纱线本身几乎没有伸展的情况下延伸超过两倍的织物。

Matsumoto现在在亚特兰大佐治亚州理工学院，正在挑选决定针迹如何赋予面料的数学规则。她希望开发针迹类型的目录，它们的组合和所得到的织物特性。她说，对角，科学家和制造商都可以从针织字典中受益。

Matsumoto的研究在结理论上建立（SN：10/31/08），一组数学原理，这些原则定义了结的形式。这些原则有助于解释DNA如何折叠和展开，分子在太空中的化妆和分布方式如何赋予物理和化学特性（SN：5/23/08; SN：8/27/18).Matsumoto正在使用结理论来了解每个针迹如何与邻居缠结。“缝线的类型，它们的几何形状的差异以及你将这些缝线的顺序聚集在一起纺织品可以确定[织物的]属性，”她说。

做出微小的变化，例如改变结的几个交叉，可能对纺织机械有巨大影响。例如，仅由一种针迹类型制成的织物，例如针织或用pur1，倾向于在边缘处卷曲。但将两个针迹类型与交替的行或列组合在一起，并且织物平整。尽管看起来几乎完全相同，但织物具有不同程度的健壮性，Matsumoto和Grad学生Shashank Markande在7月份在桥梁2020年会议诉讼中报告。

Matsumoto的团队现在正在培训一台电脑，思考像性器。使用纱线特性，数学针脚细节和最终针织结构作为输入，可以预测织物的机械性能。这些预测可能有一天可以帮助定制特定应用的材料 - 从脚手架生长人体组织到可穿戴智能服装（SN：6/1/18） - 也许可以解决日常生活的肾脏问题。