Tissu tissé plat , cette structure d'entrelacement chaîne et trame apparemment simple contient en réalité un équilibre délicat entre la science des matériaux et l'aérodynamique. Derrière son aspect « fin mais pas transparent » se cache la synergie de la microstructure, des propriétés des fibres et des paramètres de procédé, qui tissent ensemble la magie de la respirabilité. Le mystère de la respirabilité du tissu uni commence par sa géométrie unique des pores. Contrairement au satin ou au sergé, la chaîne et la trame du tissu uni alternent strictement de haut en bas pour former un réseau de pores en losange régulier. La répartition et la taille des pores dépendent directement de la densité de chaîne et de trame - le nombre de fils par unité de longueur. Lorsque la densité atteint une valeur critique, le diamètre équivalent des pores se rétrécit jusqu'à moins de 0,02 mm, entraînant un « effet de fermeture capillaire ». Ce phénomène signifie que même si le tissu est aussi fin qu'une aile de cigale, des pores denses peuvent entraver la libre circulation de l'air, formant ainsi une performance contre-intuitive en matière de respirabilité.
Pour vérifier cette théorie, les chercheurs ont construit un modèle de flux d'air de tissus unis de différentes densités grâce à une simulation de dynamique des fluides computationnelle (CFD). Les résultats montrent que le coefficient de résistance à l'air des tissus à haute densité peut atteindre 0,83, proche de l'état laminaire, tandis que le coefficient de résistance des structures lâches n'est que de 0,21. Cela signifie qu'à épaisseur égale, les tissus unis à haute densité peuvent avoir des pores trop petits, ce qui entraîne une diminution significative de la perméabilité à l'air, voire un phénomène « fin mais non perméable ». Le choix des matériaux fibreux exacerbe encore cette contradiction. L'application de fibres à denier ultra fin est une solution pour rechercher la légèreté et la finesse, mais elle introduit de manière inattendue de nouveaux problèmes de perméabilité à l'air. Prenons l'exemple des fibres de polyester ultra-fines 75D/72F. Cette fibre peut être tissée dans un tissu d'aile de cigale avec un poids en grammes de seulement 8 grammes par mètre carré, mais en raison de sa structure à filaments multiples, la porosité réelle n'est que de 42 %, bien inférieure aux 68 % des fibres à gros deniers. Cette propriété physique apparemment contradictoire est en réalité un compromis entre la finesse et la porosité des fibres.
Pour surmonter cette limitation, les ingénieurs en matériaux ont développé une technologie de fibre à section transversale de forme spéciale. L'introduction de fibres à section transversale trilobée a augmenté la connectivité des pores de 37 % et la perméabilité à l'air a augmenté de 1,8 fois pour le même poids en grammes. Cette conception optimise la géométrie des pores, améliorant efficacement l'efficacité de la circulation de l'air tout en maintenant la finesse du tissu, et fournit une nouvelle idée pour résoudre le paradoxe du « fin mais non perméable ». Un contrôle précis des paramètres du processus est la clé pour équilibrer la perméabilité à l’air et la résistance structurelle. Grâce à des expériences, les chercheurs ont établi un modèle de corrélation entre la perméabilité à l'air et les paramètres structurels : Q = 0,87×(T/D)0,65×(P/S)-1,2. Parmi eux, Q est la perméabilité à l'air, T est la finesse du fil, D est la densité, P est la porosité et S est le poids du tissu. Cette formule révèle la relation non linéaire entre les paramètres et fournit une base théorique pour la conception du processus. En production réelle, lorsque le poids est inférieur à 30 grammes/mètre carré, la densité chaîne et trame doit être contrôlée dans les limites de 60×60 racines/cm, sinon la perméabilité à l'air diminuera de façon exponentielle.
La magie respirante du tissu tissé plat a été extrêmement démontrée dans le domaine de la protection médicale. Compte tenu de la taille des particules d'aérosol du virus SARS-CoV-2 d'environ 0,1 micron, un tissu uni ultra haute densité (120 × 120 brins/cm) combiné à un traitement électrostatique par électret permet d'obtenir une efficacité de filtration de 99,97 % tout en maintenant une perméabilité à l'air de 50 litres/m2/s. Cette conception améliore l'effet de filtration grâce à l'adsorption de charge, tandis que la structure dense des pores peut toujours assurer la circulation de l'air, résolvant ainsi la contradiction entre haute protection et respirabilité. Dans le domaine des vêtements de sport, la structure à densité dégradée est devenue une direction innovante. En utilisant un tissage basse densité (45×45 brins/cm) sur les zones sujettes à la transpiration comme les aisselles et un tissage haute densité (65×65 brins/cm) sur le dos, une gestion zonée de la perméabilité à l'air est obtenue avec une épaisseur de 15 grammes/m2. Cette conception intelligente fait du tissu uni non plus un matériau de protection passif, mais une « interface respiratoire » activement réglable.
