أداء الأقمشة المنسوجة لتطبيقات الامتصاص

لماذا تهم أقمشة القطن الأذكى

من الفوط الصحية القابلة لإعادة الاستخدام والحفاضات إلى قمصان الرياضة والضمادات الطبية، تعتمد العديد من المنتجات اليومية بهدوء على مهمة واحدة رئيسية: امتصاص الرطوبة ونقلها بعيدًا عن الجلد. تستكشف هذه الدراسة كيفية إعادة تصميم قطعة قماش قطنية بسيطة بحيث تسحب السائل من الجسم بشكل أكثر كفاءة، تظل مريحة، وتحتفظ بقوة ومتانة مناسبة. من خلال تعديل ترتيب خيوط القطن واستخدام نوع خيط أخشن وأكثر حجمًا، يظهر الباحثون أن بعض أنماط النسيج يمكن أن تضاهي المواد عالية التقنية في قدرتها على التعامل مع العرق والسوائل الأخرى.

بناء قماش قطني أفضل

ركز الفريق على مادة مألوفة—قطن بنسبة 100%—لكنهم غيروا طريقة تركيبها. بدلًا من استخدام خيوط مغزولة تقليدية في اتجاهي النسيج، استبدلوا الخيوط العرضية بـ «روڨنغ» (roving)، وهو خيط أكثر سماكة ولفًا أقل كثافة. يحتوي هذا الروڨنغ على مساحات أكثر انفتاحًا ومساحة سطحية أكبر، ما يساعده على التقاط السائل ونشره. أنتجوا ستة أقمشة باستخدام نسجين شائعين (عادي وتويل) وثلاثة مستويات تباعد مختلفة بين خيوط الروڨنغ. يبدو النسج العادي كشبكة بسيطة فوق‑تحت، بينما يخلق التويل نمطًا قطريًا يشبه ما تراه في الجينز. ثم غُسلت جميع الأقمشة وتهيّئت لمحاكاة الاستخدام الفعلي قبل الاختبار.

كيف خضعت الأقمشة للاختبار

لفهم سلوك هذه الأقمشة في الاستخدام، قيَّم الباحثون مجموعة واسعة من الخصائص. شملت هذه سهولة مرور الهواء، قدرة القماش على توصيل الحرارة، مقاومة تشابك السطح والتآكل، صلابة الانثناء، المقاومة والقوة والتمدد في كلا الاتجاهين، وكمية الانكماش بعد الغسيل. كما استخدموا أدوات حساسة لتقييم خشونة السطح والاحتكاك، وهما ما يرتبطان بشعور النعومة أو الخشونة. بالنسبة لسلوك الرطوبة، طبَّقوا اختبار سائل معياريًا يقطر محلولًا مالحًا على القماش الموضوع بين حسّاسات. يتتبع هذا الإعداد مدى سرعة بلل السطح العلوي، مدى وسرعة انتشار السائل على كلا الوجهين، مدى فعالية انتقاله من جهة الجلد إلى الجهة الخارجية، ويجمع كل ذلك في مقياس واحد يُسمى السعة الإجمالية لإدارة الرطوبة.

مقايضات بين القوة والراحة والجفاف

تكشف النتائج عن موازنة هندسية كلاسيكية. كانت الأقمشة ذات النسج العادي المتراص وكثافة الروڨنغ الأعلى عادة أقوى، وأكثر مقاومة للتشعث، وانكمشت أقل. تثبت خيوطها المتشابكة بإحكام بعضها ببعض، مما يعزز المتانة لكن يجعل القماش أكثر كثافة وخشونة. قلل هذا الهيكل المدمج من تدفق الهواء، وزاد توصيل الحرارة، وجعل القماش أقل مرونة. والأهم بالنسبة لتطبيقات الامتصاص، أظهرت النسوج العادية المزودة بالروڨنغ أداء ضعيفًا في النقل أحادي الاتجاه للرطوبة: كان السائل يميل إلى البقاء أو حتى التراكم على سطح جهة الجلد بدلًا من التحرك للخارج. في الواقع، كان مؤشر النقل أحادي الاتجاه لجميع الأقمشة العادية سالبًا بشدة، مما يعني أنها تصرفت أشبه بحاجز للرطوبة أكثر من كونها فتيلة.

كيف يفتح التويل مسارات حركة الرطوبة

على النقيض من ذلك، خلقت أقمشة التويل، بفتولها القطرية ونقاط التشابك الأقل، قنوات أكثر انفتاحًا عبر القماش. سمح هذا الهيكل بمرور الهواء بسهولة أكبر وجعل السطح يشعر بأنه أكثر نعومة، والأهم أنه وفّر مسارات للسائل للانتقال من الوجه الداخلي إلى الوجه الخارجي. أبرز عينة، وهي تويل فضفاض نسبيًا مع خمسة خيوط روڨنغ فقط لكل سنتيمتر، أظهرت مؤشر نقل أحادي الاتجاه مرتفعًا استثنائيًا بنحو 905% وأعلى نتيجة إجمالية للرطوبة. كان السائل الوارد على جهة الجلد يُمتص بسرعة، يُسحب خلال سماكة القماش، وينتشر على السطح الخارجي حيث يمكن أن يتبخر بسهولة أكبر. يقترب هذا الأداء من أداء الأقمشة المحبوكة المتقدمة مع الاحتفاظ بمزايا القوة للأقمشة المنسوجة.

اختيار القماش المناسب للمهمة المناسبة

للمستخدمين اليوميين، الخلاصة هي أن ليس كل أقمشة القطن متساوية عندما يتعلق الأمر بالبقاء جافًا ومريحًا. تُظهر الدراسة أن استخدام خيوط روڨنغ الضخمة في نمط تويل يمكن أن يحول القطن البسيط إلى طبقة ماسّة عالية الأداء تسحب الرطوبة بكفاءة بعيدًا عن الجلد. مع ذلك، يترتب على هذا التصميم تنازل طفيف عن بعض الصلابة الميكانيكية مقارنة بالنسوج العادية الأكثر إحكامًا. ونتيجة لذلك، قد تظل الأقمشة العادية القوية مفضلة للأدوار التي تهم فيها المتانة والثبات، بينما تكون أقمشة التويل—وخاصة تلك ذات كثافة روڨنغ الأقل—أنسب كطبقات داخلية في المنتجات الصحية والملابس الرياضية والوسائد الطبية حيث يكون الجفاف بجانب الجسم هو الأولوية.

الاستشهاد: Hashima, W.A., Abd El-Aziz, M.Y., Hakam, M. et al. Performance of woven fabrics for absorbent applications. Sci Rep 16, 9659 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41834-3

الكلمات المفتاحية: إدارة الرطوبة, أقمشة القطن, نسج السَّلَّم (تويل), المنسوجات الماصة, هندسة النسيج