Tecido plano , essa estrutura aparentemente simples entrelaçada de urdidura e trama contém, na verdade, um delicado equilíbrio entre ciência dos materiais e aerodinâmica. Por trás de sua aparência “fina, mas não transparente” está a sinergia da microestrutura, das propriedades da fibra e dos parâmetros do processo, que juntos tecem a magia da respirabilidade. O mistério da respirabilidade do tecido liso começa com a sua geometria única dos poros. Ao contrário do cetim ou da sarja, a urdidura e a trama do tecido liso alternam-se estritamente para cima e para baixo para formar uma rede regular de poros de diamante. A distribuição e o tamanho dos poros dependem diretamente da densidade da urdidura e da trama - o número de fios por unidade de comprimento. Quando a densidade atinge um valor crítico, o diâmetro equivalente dos poros encolherá para menos de 0,02 mm, resultando num “efeito de fechamento capilar”. Este fenómeno significa que mesmo que o tecido seja tão fino como a asa de uma cigarra, os poros densos podem dificultar o livre fluxo de ar, formando um desempenho contra-intuitivo de respirabilidade.
Para verificar esta teoria, os pesquisadores construíram um modelo de fluxo de ar de tecidos lisos de diferentes densidades por meio de simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD). Os resultados mostram que o coeficiente de resistência do ar dos tecidos de alta densidade pode chegar a 0,83, próximo ao estado laminar, enquanto o coeficiente de resistência das estruturas soltas é de apenas 0,21. Isto significa que na mesma espessura, os tecidos lisos de alta densidade podem ter poros muito pequenos, resultando numa diminuição significativa da permeabilidade ao ar, ou mesmo num fenómeno "fino mas não permeável". A escolha dos materiais fibrosos agrava ainda mais esta contradição. A aplicação de fibras denier ultrafinas é uma solução para buscar leveza e magreza, mas introduz inesperadamente novos problemas de permeabilidade ao ar. Tomemos como exemplo as fibras de poliéster ultrafinas 75D/72F. Esta fibra pode ser tecida em um tecido de asa de cigarra com um peso de apenas 8 gramas por metro quadrado, mas devido à sua estrutura de filamentos múltiplos, a porosidade real é de apenas 42%, muito inferior aos 68% das fibras denier grossas. Esta propriedade física aparentemente contraditória é na verdade uma compensação entre a finura da fibra e a porosidade.
Para superar essa limitação, os engenheiros de materiais desenvolveram uma tecnologia de fibra de seção transversal com formato especial. A introdução de fibras de seção transversal trilobal aumentou a conectividade dos poros em 37% e a permeabilidade ao ar aumentou 1,8 vezes com o mesmo peso em gramas. Este design otimiza a geometria dos poros, melhorando efetivamente a eficiência da circulação de ar, mantendo a finura do tecido, e fornece uma nova ideia para resolver o paradoxo de “fino, mas não permeável”. O controle preciso dos parâmetros do processo é a chave para equilibrar a permeabilidade ao ar e a resistência estrutural. Por meio de experimentos, os pesquisadores estabeleceram um modelo de correlação entre permeabilidade ao ar e parâmetros estruturais: Q = 0,87×(T/D)0,65×(P/S)-1,2. Entre eles, Q é a permeabilidade ao ar, T é a finura do fio, D é a densidade, P é a porosidade e S é o peso do tecido. Esta fórmula revela a relação não linear entre os parâmetros e fornece uma base teórica para o projeto do processo. Na produção real, quando o peso é inferior a 30 gramas/metro quadrado, a densidade da urdidura e da trama deve ser controlada dentro de 60×60 raízes/cm, caso contrário a permeabilidade ao ar diminuirá exponencialmente.
A magia respirável do tecido plano foi extremamente demonstrada no campo da proteção médica. Tendo em conta a característica do tamanho de partícula do aerossol do vírus SARS-CoV-2 de cerca de 0,1 mícron, o tecido liso de ultra-alta densidade (120×120 fios/cm) combinado com tratamento electrostático de electreto atinge uma eficiência de filtração de 99,97%, mantendo uma permeabilidade ao ar de 50 litros/m2/s. Este design aumenta o efeito de filtração através da adsorção de carga, enquanto a densa estrutura de poros ainda pode garantir a circulação de ar, resolvendo a contradição entre alta proteção e respirabilidade. No campo do vestuário esportivo, a estrutura de densidade gradiente tornou-se uma direção inovadora. Ao usar tecelagem de baixa densidade (45×45 fios/cm) em áreas propensas ao suor, como as axilas, e tecelagem de alta densidade (65×65 fios/cm) nas costas, o gerenciamento de permeabilidade ao ar por zonas é alcançado com uma espessura de 15 gramas/m2. Este design inteligente faz com que o tecido liso não seja mais um material de proteção passivo, mas uma "interface de respiração" ativamente ajustável.
