Искусственные нити это: Искусственные волокна | Искусство шить

Искусственные волокна | Искусство шить

Главная » Выбор материалов » Искусственные волокна

Искусственные волокна (нити) — это химические волокна (нити), получаемые химическим превращением природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов или морских водорослей).

Многие путают искусственные и синтетические волокна.
Синтетические волокна имеют химический состав, подобный которому не встретить среди природных материалов. Другое дело искусственные волокна.

Искусственные волокна получают из полимеров, встречающихся в природе в готовом виде (целлюлоза, белки).
Например, вискоза, это та же целлюлоза, что и в хлопке. Только вискозу прядут из древесных волокон.

Чтобы получить из «дров» мягкие нити, необходимы разные химические процессы. См. «Получение волокон»

Дополнительная информация об отдельных видах волокон:
«Гидратцеллюлозные волокна»
«Ацетилцеллюлозные волокна»

«Белковые волокна»

Источники информации:

• Калмыкова Е.А., Лобацкая О.В. Материаловедение швейного производства: Учеб. Пособие, — Мн.: Выш. шк., 2001- 412с.
• Мальцева Е.П., Материаловедение швейного производства, — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, — 232.
• Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства: Учеб. для вузов, — 4-е изд., перераб и доп., — М., Легпромбытиздат, 1986 – 424.

Ранее в этой же рубрике:

К записи 2 комментария

Оставить комментарий или два

Курс по выкройкам

Что нужно для шитья

Курс по трикотажу

Условия работы

Свежие записи

Облако меток

ЯндексМетрика

Комментарии

RSS

Подпишитесь на RSS для получения обновлений.

Поиск

Рубрики

Архивы

Выбрать месяц Март 2018  (1) Декабрь 2017  (3) Ноябрь 2017  (7) Сентябрь 2017  (2) Август 2017  (1) Июль 2017  (2) Июнь 2017  (4) Май 2017  (6) Апрель 2017  (21) Март 2017  (2) Февраль 2017  (4) Ноябрь 2016  (7) Октябрь 2016  (5) Сентябрь 2016  (5) Август 2016  (4) Июль 2016  (8) Июнь 2016  (3) Май 2016  (2) Апрель 2016  (1) Февраль 2016  (1) Январь 2016  (3) Декабрь 2015  (6) Ноябрь 2015  (17) Октябрь 2015  (1) Сентябрь 2015  (3) Август 2015  (1) Июль 2015  (1) Июнь 2015  (1) Май 2015  (1) Апрель 2015  (1) Март 2015  (4) Февраль 2015  (3) Январь 2015  (5) Декабрь 2014  (7) Ноябрь 2014  (5) Октябрь 2014  (2) Сентябрь 2014  (1) Август 2014  (1) Июль 2014  (1) Июнь 2014  (5) Май 2014  (3) Апрель 2014  (4) Март 2014  (1) Февраль 2014  (2) Январь 2014  (5) Декабрь 2013  (5) Ноябрь 2013  (4) Октябрь 2013  (3) Сентябрь 2013  (2) Август 2013  (1) Июль 2013  (4) Июнь 2013  (5) Май 2013  (2) Март 2013  (3) Февраль 2013  (2) Январь 2013  (2) Декабрь 2012  (3) Ноябрь 2012  (1) Октябрь 2012  (1) Сентябрь 2012  (3) Август 2012  (1) Июнь 2012  (1) Май 2012  (7) Апрель 2012  (29) Март 2012  (11) Март 2011  (1) Декабрь 2010  (4) Ноябрь 2010  (7) Октябрь 2010  (6) Сентябрь 2010  (7) Август 2010  (7) Июль 2010  (5) Июнь 2010  (7) Май 2010  (5) Апрель 2010  (6) Март 2010  (6) Февраль 2010  (12) Январь 2010  (9) Декабрь 2009  (4) Ноябрь 2009  (5) Октябрь 2009  (2) Сентябрь 2009  (1) Июль 2009  (8) Июнь 2009  (6)

Метки

Выбрать меткуMasterCard (2)tactel (1)Viza (2)ГОСТ (3)ПАН (1)САПР (3)СИЗ (1)ЭВМ (1)Я шью сама (1)автоматизация (2)акрил (1)анкетирование (1)антропология (1)антропометрия (1)аппаратная (2)асбест (2)асбестовое волокно (2)ассортимент (1)ателье (2)ацетат (1)белковое волокно (1)бельё (1)беременным (1)блуза (3)брюки (17)брюки. посадка (1)бюстгальтер (2)вебинар (1)верхняя одежда (1)видео (1)винол (1)вискоза (5)вискозные волокна (2)волокна (44)волокно (28)волосяной покров (2)вопрос-ответ (1)воротник (1)выбор (2)выбор иглы (1)выбор материалов (3)выбор швейной машинки (1)выкройка (21)выкройки (1)вытачка (1)выточка (1)гардероб (2)градация (2)гребенная (2)декатировка (1)детали кроя (1)детская одежда (3)дефект (1)дефекты (3)долевая (1)женская одежда (2)животные волокна (4)заказ (4)заработок (1)зарплата (1)застежка (9)зигзаг (1)зигзагообразная строчка (3)зимняя одежда (1)иглы (2)избавление от страхов (1)изделия (2)измерения (8)износ (1)индпошив (3)инструменты (6)искусственные волокна (5)испытания (1)истории (2)история (4)история успеха (1)как научиться шить (1)как шить красиво (2)капрон (2)кардная (1)качество (5)кейс (3)кимоно (1)клеевая технология (1)клиент (1)книга (1)кожа (2)комплексные материалы (1)конкурс (6)конструирование (23)конструкция (9)конструция (2)контроль качества (11)корректировка (2)корсет (2)корсетные изделия (1)костра (1)костюмные ткани (1)костюмы (1)кроить (1)крой (5)кройка (1)кройка шитье (8)кружево (2)крутка (2)купить вебинар (1)купить книгу (1)купить курс (1)купить тренинг (1)курс (1)куртка (1)лавсан (1)лайкра (2)лапка (2)лапки (2)лекала (7)лен (5)линейная плотность (1)линейная строчка (2)лубяные волокна (2)льняная (1)льняное волокно (4)льняные (1)маркетинг (2)мастер (1)материал (3)материаловедение (55)материалы (48)материловедение (2)машина швейная (3)машинная строчка (2)машины (4)мерка (2)мерки (1)мерсеризация (1)методика (1)мех (3)механизация (2)меховые изделия (2)микроволокна (2)микронити (2)микроспрос (1)микрофибра (1)минеральные волокна (3)мода (1)модал (1)моделирование (5)модификация (3)мононити (1)мтилан (1)найлон (1)народные ремесла (1)натуральные волокна (8)незавершенка (1)неровнота (1)нижнее бельё (1)низ изделия (1)нити (31)нитка (1)нитки (1)нитрон (1)нить (1)ножи (4)ножницы (3)обметочная строчка (1)обметывание (2)обметывание петель (1)обновление (1)обордование (1)оборка (3)оборудование (11)оборудование швейное (1)обработка изделий из кожи (1)обработка изделий из меха (1)обработка края (1)образование (1)обрудование (2)обтачивание (1)обучение шитью (2)одежда (10)одежда для животных (2)одежда женская (1)одежда мужская (1)оплата (4)организация производства (10)организация труда (1)осанка (1)основа (1)осыпаемость (4)отделка (1)отделочная строчка (1)отзыв (5)отходы (1)пальто (1)персонал (1)пиление (4)планирование (1)платеж (1)платье (7)плотность (2)подготовительное (1)подготовка к раскрою (1)подготовка производства (2)подкладочные ткани (1)покрой (1)покупка (2)полиамид (2)полиамидные волокна (1)полимад (1)полимер (1)полимеры (25)полипропилен (1)полиуретан (1)полиуретановые нити (1)полиэстр (1)полиэтилен (1)полиэфир (1)полотна (15)построение (6)потребление (1)поузловая обработка (4)прибавки (1)прибыльное шитье (1)приз (1)пришивание (1)проект (2)проектирование (17)проектирования (1)производство (1)прокладка (1)профессионализм (1)прядение (6)прядильное производство (3)пряжа (14)психологические проблемы (1)работки (1)рабочая одежа (1)рабочая одежда (4)раздвижка (4)размер (2)размерная типология (4)размерные признаки (4)размерный признак (1)размеры (2)разрывная нагрузка (1)раскадки (2)раскладка (1)раскладки (1)раскрой (11)раскройное (11)раскройное оборудование (8)раскройное производство (7)раскройный (3)раскройный цех (6)растительные волокна (6)расход материалов (1)рвскрой (1)реглан (3)резание (5)ремонт (1)ремонт одежды (7)рукав (2)руки (1)сборка (3)сборочный чертеж (2)сбыт продукции (2)свойства (6)свойства тканей (2)связной (1)силуэт (1)синтепон (1)синтетические волокна (11)снятие мерок (3)спадекс (1)спандекс (1)спецодежда (6)стандартизация (3)стандарты (1)стежок (5)стеклянное волокно (1)стиль. дизайн (1)стирка (1)стоимость пошива (3)страх (1)строчка (5)строчка временного назначения (1)строчка цепного стежка (2)строчка челночного стежка (2)сукна (1)схемы обработки (1)счет (1)текс (1)текстиль (16)текстильное (7)теплоизоляция (1)техническое описание (1)технологические свойства (3)технология (9)типовая фигура (4)типология (4)ткани (25)ткань (2)ткачество (3)толщина (1)трансформер (1)тренинг (13)треста (1)триацетат (1)трикотаж (7)трикотажное (2)утепленное изделие (1)утепляющая прокладка (1)уток (1)фурнитура (1)х/б (1)химизация (1)химические волокна (23)химия (1)хлопковое волокно (5)хлопкопрядение (1)хлопок (9)хлопок-сырец (1)хлопчатник (2)хлопчатобумажная (1)хлопчатобумажные (1)хлопчатобумажные ткани (1)целевая группа (1)целлюлоза (1)цепной стежок (1)челночный стежок (2)чертеж (15)чертже (1)швейное (14)швейное производство (1)швейные (1)швейные материалы (1)швейные нитки (9)швейный бизнес (3)шелк (6)шелковая (1)шелковые (2)шелковые волокна (3)шелковые нити (4)шелковые ткани (1)шерстная пряжа (1)шерстное волокно (1)шерсть (4)шерстяная (1)шерстяное волокно (1)шерстяные ткани (1)ширина (2)шить (2)шитье (12)шитье для начинающих (9)шитье кожи (1)шитье на заказ (1)шитье на швейной машинке (1)шитье трикотажа (1)шить трикотаж (1)шнуровка (1)штапель (1)штапельные аолокна (1)экспертная оценка (1)эластан (2)эскиз (1)юбка (1)

Календарь

Март 2021

Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
1	2	3	4	5	6	7
8	9	10	11	12	13	14
15	16	17	18	19	20	21
22	23	24	25	26	27	28
29	30	31

« Мар    

Искусственные волокна

Искусственные волокна – один из видов сырья, применяющегося в производстве медицинских изделий различного назначения. Их получают из высокомолекулярных природных соединений (силикатного стекла, металлов и сплавов, белков, целлюлозы).

Применение искусственного волокна в производстве медицинских изделий позволяет придать им особые свойства, например, увеличить впитывающую способность (актуально для салфеток, гигиенических средств и т.п.), придать прочность, обеспечить устойчивость к размоканию.

Виды искусственных волокон

Сегодня изготавливаются различные типы сырья для медицинской промышленности. Все виды искусственных волокон объединяет гигиеничность. Наиболее распространенными материалами являются:

• вискозное волокно;
• ацетатное волокно;
• триацетатное волокно.

Каждый материал имеет свои преимущества. Так, вискозное волокно гигроскопично, отличается высокой термостойкостью, устойчивостью к щелочам. Но в чистом виде вискозный материал сминается, дает 6 – 8-процентную усадку, теряет прочность при намокании.

Свойства искусственных волокон ацетатной группы – это низкая термостойкость (до 90°С), высокая степень мягкости. Триацетатные материалы отличаются упругостью. Они превосходят ацетатные по степени термостойкости, однако обладают низкой гигроскопичностью.

Особенности производства искусственных волокон

Производство искусственных волокон – сложный, многоэтапный процесс. Его специфика обусловлена типом сырья и конечной целью производителя. Вискозные волокна, например, изготавливают из целлюлозы (преимущественно еловой). Для этого сырье расщепляется, обрабатывается химическими составами, превращается в прядильный раствор. Искусственный материал имеет вид комплексных нитей.

Металлосодержащие волокна изготавливаются полностью металлическими и металлизированными (имеют соответствующее покрытие). Первые представлены в виде плоских и круглых мононитей.

В современном текстильном и специальном производстве используются также медно-аммиачные искусственные нити. Процесс их изготовления очень сложен, затратен. Волокна являются достаточно дорогими. Это ограничивает сферу их использования. Сырье применяется преимущественно для изготовления трикотажа специального назначения. Материал обладает особыми свойствами: повышенной прочностью, высоким коэффициентом растяжения, способностью восстанавливать форму.

Купить Искусственные волокна, а также узнать стоимость и возможность доставки вы можете, позвонив по телефонам:
+7 (495) 505 — 6773,
+7 (495) 505 — 6772,
или заполнить форму заявки ниже.

Волокна искусственные — это… Что такое Волокна искусственные?

Волокна искусственные

        химические волокна, получаемые из природных органических полимеров. К В. и. относятся Вискозные волокна, Медноаммиачные волокна, Ацетатные волокна, Белковые искусственные волокна. Вискозные и медноаммиачные волокна, состоящие из гидратцеллюлозы (См. Гидратцеллюлоза), называются также гидратцеллюлозными. Сырьём для производства вискозных, медноаммиачных и ацетатных волокон служит Целлюлоза, выделяемая из древесины; медноаммиачные и ацетатные волокна часто получают из хлопковой целлюлозы (хлопкового пуха и подпушка). Для получения белковых волокон используют белки растительного или животного происхождения (например, зеин, Казеин). В. и. формуют из растворов полимеров по сухому или мокрому способу и выпускают в виде текстильной или кордной нити, а также штапельного волокна (См. Штапельное волокно). (Подробно о методах получения В. и. см. Волокна химические.) К недостаткам вискозных, медноаммиачных и белковых волокон относятся значительная потеря прочности в мокром состоянии и лёгкая сминаемость. Однако благодаря хорошим гигиеническим свойствам, дешевизне и доступности исходного сырья производство вискозного волокна продолжает развиваться. Растёт также выпуск ацетатных волокон, обладающих рядом ценных качеств (несминаемость, хороший внешний вид). Белковые волокна вырабатываются в небольших количествах и выпуск их постепенно уменьшается.

         Мировое производство В. и. в 1968 составляло 3527,2 тыс. т (около 48,4% от общего выпуска химических волокон). Впервые выпуск В. и. в промышленном масштабе организован в 1891 во Франции.

         Лит.: Технология производства химических волокон, М., 1965.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

• Волоклюи
• Волокна синтетические

Смотреть что такое «Волокна искусственные» в других словарях:

• Волокна искусственные — Химические волокна  волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в …   Википедия

• Волокна химические —         волокна, получаемые из органических природных и синтетических полимеров. В зависимости от вида исходного сырья В. х. подразделяются на синтетические (из синтетических полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Иногда к В. х.… …   Большая советская энциклопедия

• ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА — см. Волокна химические …   Большой Энциклопедический словарь

• ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ — ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ, получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна, например вискозное) или из синтетических полимеров (синтетические волокна, например полиамидное, полиакрилонитрильное). Производство (так …   Современная энциклопедия

• Волокна химические — ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ, получают из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна, например вискозное) или из синтетических полимеров (синтетические волокна, например полиамидное, полиакрилонитрильное). Производство (так …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

• Искусственные источники света — Искусственные источники света  технические устройства различной конструкции и различными способами преобразования энергии, основным назначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны,… …   Википедия

• волокна химические — объединяют два основных типа волокон – искусственные и синтетические. Искусственные волокна получают из продуктов химической переработки природных полимеров, напр. целлюлозы. Из целлюлозы вырабатывают вискозные, медно аммиачные, ацетатные и… …   Энциклопедия техники

• Искусственные волокна — Химические волокна  волокна получаемые из продуктов химической переработки природных полимеров (искусственные волокна) или из синтетических полимеров (синтетические волокна). Производство (т. н. формование) химических волокон обычно заключается в …   Википедия

• искусственные волокна — см. Волокна химические. * * * ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА, см. Волокна химические (см. ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ) …   Энциклопедический словарь

• ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ — формуют из орг. полимеров. Различают искусственные волокна, к рые получают из прир. полимеров, гл. обр. целлюлозы и ее эфиров (напр., вискозные волокна, ацетатные волокна), и синтетические волокна, получаемые из синтетич. полимеров (напр.,… …   Химическая энциклопедия

Книги

• Химия, Кете Р.. Словно по волшебству возникают краски, пластмассы, искусственные волокна, лекарства, моющие средства, горючие материалы — множество предметов, которые химики получают из небольшого количества… Подробнее  Купить за 223 руб

Искусственные волокна. Вискоза — МАНИЯ ВЯЗАНИЯ — LiveJournal

Напомню, искусственные — это такие волокна, которые создаются из уже существующих в природе соединений. Само по себе это вещество природное, а человек модифицирует его тем или иным способом, чтобы сформировать из него волокна.

К искусственным относятся волокна из белков — растительных (соя, кукуруза) или животных (протеины молока, казеин). Мое знакомство с такими пряжами ограничивается тем, что пару раз я держала их в руках. Я с ними не работала, не подвергала их ВТО и не наблюдала в эксплуатации, поэтому ограничусь лишь их упоминанием.

Все-таки это не самая распространенная пряжа, наверное, и вы с ней не каждый день сталкиваетесь. Другое дело — вискоза! И в составе пряжи, и в виде трикотажного полотна или ткани мы все встречаемся с ней постоянно, поэтому о ней стоит поговорить подробно.

Действительно, волокна, созданные из переработанной целлюлозы, распространены очень широко. Целлюлоза — это клетчатка, основной строительный материал растительного мира, самое распространенное на земле органическое вещество. С химической точки зрения это углевод, природный полимер глюкозы.

По большому счету все, чем мы пользуемся, это либо нефть, либо древесина. И, если говорить о том, что непосредственно контактирует с нами, производные древесины мы любим больше.

Растительные волокна, такие, как лен, например — это тоже целлюлоза, только сформированная в волокна не человеком, а самой природой. Из некоторых видов растительного сырья, например, из бамбука, пряжу производят и того и другого типа. Т.е. она может быть изготовлена непосредственно из волокон самого растения, как лен, а может по принципу вискозы, из его переработанной целлюлозной массы. Производители пряжи зачастую не утруждают себя особыми подробностями, пишут просто «бамбук», так что нужно внимательно смотреть, с чем мы имеем дело, потому что свойства непосредственно бамбукового волокна и вискозного волокна из бамбука принципиально отличаются.

Вискозные волокна изготавливаются из разного сырья, и способы модификации этого сырья тоже могут варьироваться. То, что принято называть вискозой, обычно делается из древесины хвойных пород.

Лиоцелем обычно называют эвкалиптовую вискозу. Вот так выглядит пряжа из 100% лиоцеля.

Все вискозные волокна, изготовленные из переработанной целлюлозы, независимо от вида исходного
растения, обладают сходными свойствами. Вискоза очень гигроскопична, впитывает влагу она даже лучше чем хлопок, и вообще по ощущениям она несравненно приятней любой синтетики. Что дает основания не слишком добросовестным продавцам относить ее чуть ли не к натуральным, а не слишком информированным покупателям чуть ли не принимать это на веру. Это, конечно же, не так. Вискоза — искусственное волокно, называть его натуральным либо ошибка, либо мошенничество. Но это не делает ее хуже, вискоза действительно очень достойный материал.

Все вискозы обладают большой растяжимостью, обусловленной особенностью строения молекулы. На практике это означает, что со стопроцентно вискозной пряжей нужно быть готовым к тому, что джемпер из нее к концу первого дня носки станет практически платьем. Сделать расчет для вискозы тем сложней, чем больше объем вещи — под собственным весом она вытягивается и вытягивается, и этот процесс не очень предсказуем. Так что, во избежание этих сложностей, лучше использовать не чистую вискозу, а смесовый состав с ее содержанием.

Обычно вискозы делаются блестящими, глянцевыми, напоминающими блестящий шелк. Но блеск, в отличие от растяжимости, не является органическим свойством материала. Вискоза может быть и матовой. Вот, для сравнения я показываю вам и блестящие, и матовые вискозные волокна.

Очень сильно на свойства вискозы влияет намачивание. В мокром состоянии она растягивается до просто пугающих размеров. Это происходит даже с вещами не из чистой вискозы, а из смесовых составов с ее не очень высоким содержанием. Не пугайтесь, по мере высыхания вещь вернется к своим разумным размерам.

А еще в мокром состоянии у волокон вискозы резко снижается механическая прочность. Это значит, что чем больше вискозы в составе, тем меньше стоит ее при стирке тереть и выкручивать. Точнее, совсем не стоит этого делать!
Возможно, вы представляете себе поверхность не новой вещи из вискозного трикотажа, такую характерно шероховатую, негладкую, создающую ощущение заношенности. Это происходит за счет того, что при каждой стирке мокрые волокна вискозы рвутся, образуя все больше свободных кончиков, которые торчат и обеспечивают вот эту неопрятную шероховатость.

Классификация волокон — Оптовый поставщик ткани в Уральском регионе

Основу всех материалов и тканей составляю волокна. Друг от друга волокна отличаются по химическому составу, строению и свойствам. В основу существующей классификации текстильных волокон положено два основных признака – способ их получения (происхождение) и химический состав, так как именно они определяют основные физико-механические и химические свойства не только самих волокон, но и изделий, полученных из них.

 

Классификация волокон

С учетом классификационных признаков волокна делятся на:

— натуральные- химические.

К натуральным волокнамотносят волокна природного (растительного, животного, минерального) происхождения: хлопок, лен, шерсть и шелк К химическим волокнам – волокна,изготовленные в заводских условиях. При этом химические волокна подразделяются на искусственныеи >синтетические.

Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений, которые образуются в процессе развития и роста волокон (целлюлоза, фиброин, кератин). К тканям из искусственных волокон относятся: ацетат, вискоза, штапель, модаль. Эти ткани прекрасно пропускают воздух, очень долго остаются сухими и приятны на ощупь. Сегодня все эти ткани активно используются производителями белья, а, благодаря новейшим технологиям, способны заменять натуральные.

Синтетические волокна получают путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений (фенола, этилена, ацетилена, метана и др.) в результате реакции полимеризации или поликонденсации в основном из продуктов переработки нефти, каменного угля и природные газов.

Натуральные волокна растительного происхождения

Хлопок

Хлопком называют волокна, растущие на поверхности семян однолетних растений хлопчатника. Он является основным видом сырья текстильной промышленности. Собранный с полей хлопок-сырец (семена хлопчатника, покрытые волокнами) поступает на хлопкоочистительные заводы. Здесь происходит его первичная обработка, которая включает в себя следующие процессы: очистку хлопка-сырца от посторонних сорных примесей (от частиц стеблей, коробочек, камней и др.), а также отделение волокна от семян (джинирование), прессование волокон хлопка в кипы и их упаковку. В кипах хлопок поступает на дальнейшую переработку на хлопкопрядильные фабрики.

Хлопковое волокно представляет собой тонкостенную трубочку с каналом внутри. Волокно несколько скручено вокруг своей оси. Поперечный срез его имеет весьма разнообразную форму и зависит от зрелости волокна.

Для хлопка характерны относительно высокая прочность, теплостойкость (130—140 °С), средняя гигроскопичность (18-20%) и малая доля упругой деформации, вследствие чего изделия из хлопка сильно сминаются. Хлопок отличается высокой устойчивостью к действию щелочей. Стойкость хлопка к истиранию невелика.

Лняное волокно

Льняное волокно получают из стебля травянистого растения – льна. Для получения волокна стебли льна замачивают с целью разъединения лубяных пучков друг от друга и от соседних тканей стебля путем разрушения пектиновых (клеящих) веществ микроорганизмами, развивающимися при намокании стебля, а затем мнут для размягчения древесной части стебля. В результате такой обработки получают лен-сырец, или мятый лен, который подвергают трепанию и чесанию, после чего получают техническое льняное волокно (трепаный лен).

Элементарное волокно льна имеет слоистое строение, что является результатом постепенного отложения целлюлозы на стенках волокна, с узким каналом посередине и поперечными сдвигами по длине волокна, которые получаются в процессе образования и роста волокна, а также в процессе механических воздействий при первичной обработке льна. В поперечном сечении элементарное волокно льна имеет пяти- и шестиугольную форму с закругленными углами.

Натуральные волокна животного происхождения

Шерсть

Шерстью называют волосяной покров овец, коз, верблюдов и других животных. Основную массу шерсти (94-96%) для предприятий текстильной промышленности поставляет овцеводство.

Шерсть, снятая с овец, обычно очень сильно загрязнена и, кроме того, весьма неоднородна по качеству. Поэтому, прежде чем отправить шерсть на текстильное предприятие, ее подвергают первичной обработке. Первичная обработка шерсти включает следующие процессы: сортировку по качеству, разрыхление и трепание, мойку, сушку и упаковку в кипы. Овечья шерсть состоит из волокон четырех типов: пуха – очень тонкого, извитого, мягкого и прочного волокна, круглого в поперечном сечении переходного волоса – более толстого и грубого волокна, чем пух ости – волокна, более жесткого, чем переходный волос мертвого волоса – очень толстого в поперечнике и грубого неизвитого волокна, покрытого крупными пластинчатыми чешуйками.Шерсть, которая состоит преимущественно из волокон одного типа (пуха, переходного волоса), называют однородной. Шерсть, содержащая волокна всех указанных типов, называют неоднородной. Особенностью шерсти является ее способность к свойлачиванию, что объясняется наличием на ее поверхности чешуйчатого слоя, значительной извитостью и мягкостью волокон. Благодаря этому свойству из шерсти вырабатывают довольно плотные ткани, сукна, драпы, фетр, а также войлочные и валяные изделия. Шерсть обладает малой теплопроводностью, что делает ее незаменимой при выработке пальтовых, костюмно-плательных тканей и трикотажных изделий зимнего ассортимента.

Шелк

Шелком называют тонкие длинные нити, вырабатываемые шелкоотделительными железами шелковичного червя (шелкопряда) и наматываемые им на кокон. Коконная нить представляет собой две элементарные нити (шелковины), склеенные серицином – природным клеящим веществом, вырабатываемым шелкопрядом. Особенно чувствителен шелк к действию ультрафиолетовых лучей, поэтому срок службы изделий из натурального шелка при солнечном освещении резко уменьшается. Натуральный шелк широко используется при выработке плательных тканей и штучных изделий (головных платков, косынок и шарфов), швейных ниток.

Производство химических волокон и нитей включает в себя несколько основных этапов:

— получение сырья и его предварительную обработку — приготовление прядильного раствора и расплава — формование нитей и волокон- их отделку и текстильную переработку.

При производстве искусственных и некоторых видов синтетических волокон (полиакрилонитрильных, поливинилспиртовых и поливинилхлоридных) применяют прядильный раствор, при производстве полиамидных, полиэфирных, полиолефиновых и стеклянных волокон – прядильный расплав.

При формовании нитей прядильный раствор или расплав равномерно подается и продавливается через фильеры – мельчайшие отверстия в рабочих органах прядильных машин.

Струйки, вытекающие из фильер, затвердевают, образуя нити, которые затем наматываются на приемные устройства. При получении нити из расплава их затвердевание происходит в камерах, где они охлаждаются потоком инертного газа или воздуха. При получении нитей из растворов их затвердевание может происходить в сухой среде в потоке горячего воздуха (этот способ формования называется сухим), или в мокрой среде в осадительной ванне (такой способ называется мокрым). Фильеры могут быть различной формы (круглые, квадратные, в виде треугольников) и размеров. При производстве волокон в фильере может быть до 40 000 отверстий, а при получении комплексных нитей – от 12 до 50 отверстий.

Сформованные из одной фильеры нити соединяются в комплексные и подвергаются вытягиванию и термообработке. В результате этого нити становятся более прочными благодаря лучшей ориентации их макромолекул вдоль оси, но менее растяжимыми вследствие большей распрямленности их макромолекул. Поэтому после вытягивания нити подвергаются термофиксации, где молекулы приобретают более изогнутую форму при сохранении их ориентации.

Отделка нитей проводится с целью удаления с их поверхности посторонних примесей и загрязнений и придания им некоторых свойств (белизны, мягкости, шелковистости, снятия электризуемости).

После отделки нити перематываются в паковки и сортируются.

Искусственные волокна

Вискозные волокна – это волокна из щелочного раствора ксантогената. По своему строению вискозное волокно неравномерно: внешняя его оболочка имеет лучшую ориентацию макромолекул, чем внутренняя, где они располагаются хаотически. Вискозное волокно представляет собой цилиндр с продольными штрихами, образующимися при неравномерном затвердевании прядильного раствора.

Вискозное волокно обладает хорошей гигроскопичностью (35-40%), светостойкостью и мягкостью. Вискозное волокно применяется при производстве тканей для одежды, бельевого и верхнего трикотажа, как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами и нитями.

Полинозное волокно – это модифицированное вискозное волокно. По свойствам оно приближается к хлопку. Полинозное волокно отличается однородной структурой поперечного сечения, имеет большую, чем вискозное волокно прочность. Волокно обладает повышенной упругостью. Область использования его аналогична вискозному.

Ацетатное и триацетатное волокна по своему строению аналогичны вискозному, но имеют более крупные бороздки вдоль волокна. Прочность ацетатного волокна ниже вискозного. Указанные волокна достаточно упругие, отличаются устойчивостью к действию микроорганизмов, светостойкие, обладают диэлектрическими свойствами. Область их использования аналогична области использования вискозного волокна.

Синтетические волокна

Полиамидные волокна – капрон, анид, энант – наиболее широко распространены. Исходным сырьем для него являются продукты переработки каменного yгля или нефти – бензол и фенол. Волокна имеют цилиндрическую форму, поперечное сечение их зависит от формы отверстия фильеры, через которое продавливаются полимеры. Полиамидные волокна отличаются высокой прочностью при растяжении, стойки к истиранию, многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкая гигроскопичность и светостойкость, высокая электризуемость и малая термостойкость. В результате быстрого “старения” они на свету желтеют, становятся ломкими и жесткими. Полиамидные волокна и нити широко используются при выработке чулочно-носочных и трикотажных изделий, швейных ниток, галантерейных изделий (тесьмы, ленты), кружев, канатов, рыболовных сетей, конвейерных лент, корда, тканей технического назначения, а также при выработке тканей бытового назначения в смеси с другими волокнами и нитями.

Полиэфирное волокно – лавсан, вырабатываются из продуктов переработки нефти. В поперечном сечении лавсан имеет форму круга. Одним из отличительных свойств лавсана является его высокая упругость, при удлинении до 8% деформации полностью обратимы. В отличие от капрона лавсан разрушается при действии на него кислот и щелочей, гигроскопичность его ниже, чем капрона (0,4 %), поэтому для выработки тканей бытового назначения лавсан в чистом виде не применяется. Волокно является термостойким, обладает низкой теплопроводностью и большой упругостью, что позволяет получать из него изделия, хорошо сохраняющие форму; имеют малую усадку. Недостатками волокна являются его повышенная жесткость, способность к образованию пиллинга на поверхности изделий и сильная электризуемость.

Лавсан широко применяется при выработке тканей бытового назначения в смеси с шерстью, хлопком, льном и вискозным волокном, что придает изделиям повышенную стойкость к истиранию и упругость. Он также с успехом применяется при производстве нетканых полотен, швейных ниток, гардинно-тюлевых изделий, технических тканей и корда. Кроме того, волокно используется в медицине для изготовления хирургических нитей и кровеносных сосудов.

Полиакрилонитрильное волокно– нитрон. Полиакрилонитрильные волокна вырабатываются из акрилонитрила – продукта переработки каменного угля, нефти или газа. Акрилонитрил полимеризацией превращается в полиакрилонитрил, из раствора которого формуется волокно. Затем волокна вытягивают, промывают, замасливают, гофрируют и сушат. Волокна вырабатываются в виде длинных нитей и штапеля. По внешнему виду и на ощупь длинные волокна похожи на натуральный шелк, а штапельные – на натуральную шерсть. Изделия из этого волокна после стирки полностью сохраняют форму, не требуют глажения. Волокно нитрон обладает рядом ценных свойств: по теплозащитным свойствам оно превосходит шерсть, имеет низкую гигроскопичность (1,5%), мягче и шелковистее капрона и лавсана, стойко к действию минеральных кислот, щелочей, органических растворителей, бактерий, плесени, моли, ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам. Используется нитрон при производстве верхнего трикотажа, плательных тканей, а также меха на трикотажной и тканевой основе, ковровых изделий, одеял и тканей технического назначения.

Полиуретановое волокно – спандекс. Волокно, обладающее низкой гигроскопичностью. Особенностью всех полиуретановых волокон является их высокая эластичность – разрывное удлинение их достигает 800%, доля упругой и эластичной деформации – 92-98%. Именно эта особенность и определяет область их использования. Спандекс применяется в основном при изготовлении эластичных изделий. С использованием этого волокна вырабатывают ткани и трикотажные полотна для предметов женского туалета, спортивной одежды, а также чулочно-носочные изделия.

В разных странах синтетические волокна носят различные названия. В таблице приведено соответствие названий некоторых волокон для отдельных стран.

Поливинилхлоридные, поливинилспиртовые и полиолефиновые волокна

Поливинилхлоридные (хлорин), поливинилспиртовые (винол, летилан) и полиолефиновые (полиэтилен, пoлипропилен) синтетические волокна для изготовления одежных тканей используются в незначительных количествах. Из них изготовляют плащевые и декоративные ткани, ворс искусственного меха, ковров, лечебное белье.

В чём отличия — натуральные, синтетические и искусственные волокна ?

В текстильной промышленности очень большое разнообразие тканей различной природы происхождения. Основной набор составляют натуральные, синтетические и искусственные полотна.

Некоторые потребители в общих чертах представляют, чем отличаются натуральные текстильные изделия от синтетических, а про искусственные просто догадываются.

Попытаемся раскрыть эту тему более подробно. Так в чём же принципиальное отличие всех этих видов тканей. Какие плюсы и минусы при их повседневном использовании.

Натуральные

Натуральные волокна имеют двойную природу происхождения: животного и растительного.

Животного – это шерсть, шёлк, кашемир, мохер и другие. Основным недостатком таких волокон является то, что они содержат в себе протеин, который является питательным веществом для личинок моли.

Растительного – это лен, хлопок, рами, кудель и другие производные. Здесь и придраться практически не к чему.

Основное преимущество этих изделий в том, что они созданы природой и обладают естественными свойствами, отождествляемыми с комфортностью для всего живого, в том числе и для людей. Сюда относится и приятные ощущения материала, впитываемость, воздухопроницаемость, терморегуляция, экологичность. При их производстве не используется никакая химия. Что зимой, что летом изделия, пошитые из этого материала всегда комфортно носить.

Недостаток натуральных тканей заключается в их повышенной сминаемости, некоторой сложности в глажении и высокой цене.

Синтетика

Продукт созданный с помощью химического синтеза. Волокно получается из расплавленных синтетических полимеров. Сюда относится полиамиды, полиуретаны, полиэфирные волокна или тот же лавсан, полиолефин, полиакрил и другие.

Недостатки синтетики:  низкая впитываемость влаги, скатывание, высокая электризуемость, жесткость.

Плюсы: повышенная прочность, не мнется, большой ассортиментный ряд по цветовым оттенкам, низкая цена.

Как видим плюсы свойственные натуральным материалам, относятся к недостаткам синтетики и наоборот. Поэтому для повышения качественных характеристик и снижения цены, часто производитель использует смесовый материал с добавлением разного количества волокон натурального и синтетического происхождения.   К примеру, натуральная ткань с добавлением полиэфирных нитей будет иметь повышенную плотность при меньшем весе.

Химия не стоит на месте. Инновационные технологии в данной отрасли позволяют создавать высококлассные продукты мало чем отличающиеся от натуральных. Постепенно данные новшества внедряются в определенные сектора легкой промышленности.

Так, в Беларуси, на одном из крупнейших предприятии химической промышленности – ОАО «СветлогорскХимволокно» уже начали выпускаться так называемые функциональные нити («умные нити»). К ним относятся микрофиламентные нити, способные к быстрому отводу влаги.

Текстильные изделия из этих волокон относятся к продуктам нового поколения, способные кроме повышенных своих тактильных качеств, предохранять от температурных перепадов, а так же обладают антибактериальными свойствами и эффектом отражения инфракрасных лучей.

Искусственное волокно

Если кто-то приравнивает искусственные ткани к синтетическим, то сильно ошибается.

К данным видам волокон относятся те же натуральные, только подвергшиеся химической обработке. За счет такой переработки повышаются качественные характеристики конечного изделия. Эти волокна имеют больший блеск, мягкость, лучшую окрашенность.

К примеру, вы можете себе представить, что из древесины может быть получена футболка не чем не хуже хлопковой, а может и лучше ?

В общих чертах, процесс изготовление такой. Из дерева производят целлюлозу, а из целлюлозы получают вискозное волокно с помощью химической переработки. Далее из волокна образуется пряжа, ткань и в конечном итоге отшивается изделие.

Тканям из искусственных волокон свойственны те же преимущества, что и натуральным.

Понимая, какая ткань из чего состоит, можно четко представить будет ли соответствовать ваша покупка определенным потребительским требованиям.

Искусственные волокна в пряже

Главное отличие химических органических искусственных волокон от синтетических заключается в том, что основой для исходного сырья для первых служат природные полимеры, для вторых – синтетические. А идея получения искусственных волокон, которые получаются путем затвердевания вязкой жидкости на воздухе, была подсмотрена у гусениц-шелкопрядов.

Бамбук (Bamboo) — это разновидность вискозы, для которой в качестве исходного сырья была взята бамбуковая древесина. Бамбуковое волокно мягче хлопка и по качеству напоминает шелк. Оно очень прочное, обладают хорошей износостойкостью. Кроме того, бамбуковые волокна отличаются пористой структурой, благодаря чему волокна могут мгновенно впитывать влагу, то есть обладают высокой гигроскопичностью и способностью к быстрому испарению влаги. Плюс к этому, бамбуковое волокно гипоаллергенно и обладает натуральными антимикробными свойствами. Бамбуковая нить обладает легким блеском, поэтому смотрится благороднее хлопкового. Пряжа из бамбука выпускается как однородная по составу, так и в смеси с хлопком, полиамидом, акрилом, шерстью.

Вискоза (Viscose) — волокно, получаемое из сосновой или еловой древесины. Оно мягкое, приятное на ощупь, обладает мягким шелковым блеском (именно поэтому ее еще называют «искусственный шелк», но при этом она гораздо дешевле, хотя во многом не уступает свойствам натурального шелка). Вискоза имеет состав близкий к натуральному волокну из хлопка, следовательно, гигроскопична и воздухопроницаема. Обладает высокой теплопроводностью, поэтому дает ощущение прохлады в жару, как лен. К сожалению, при таких достоинствах у вискозной пряжи есть серьезные недостатки – из-за низкой эластичности волокон изделия часто довольно сильно вытягиваются, особенно после стирки. Чтобы снизить пагубное воздействие этих недостатков на готовое изделие, практически не выпускают пряжу из вискозы, в основном ее используют в составе смесовой пряжи, чаще всего с хлопком или с нейлоном.

Модал (Modal) – вискозное волокно, сырьем для которой служит древесина березы. По своим свойствам мягкости и виду сильно напоминает мерсеризированный хлопок, но на 50% более гигроскопичен.

Лиоцелл (Lyocell) – целлюлозное волокно, близкое по свойствам к вискозе, но обработанное другими методами и имеющее свои особенности. Это волокно прочное, гигиеничное, приятное на ощупь, более эластичное и гигроскопичное, чем хлопок. В разных странах он может выпускаться под названиями Тенцел (Tencel) или Орцел.

Медно-аммиачное волокно (Cupro) — получают из хлопкового пуха и облагороженной древесной целлюлозы. Такое волокно ровное, гладкое, с приятным блеском, хорошо окрашивается, прочнее вискозного, более упруго и эластично. Применяется в производстве трикотажа, а в смеси с шерстью — для изготовления тканей. Но так как производство такого волокна гораздо дороже, чем производство других искусственных волокон, то и производится его не так уж много.

Полинозное волокно — это модифицированные вискозные волокна, получаемые из высококачественной целлюлозы при особых условиях. По сравнению с вискозой, полинозные волокна более прочны (в 2 раза), упруги (меньше мнутся), имеют более гладкую поверхность, поэтому они меньше загрязняются и лучше отстирываются. По свойствам они близки к хлопковым волокнам и могут заменить более дорогостоящий и ценный тонковолокнистый хлопок.

Ацетатные волокна (Acetate fiber) — представляют собой сложные эфиры целлюлозы из облагороженной древесины или хлопкового пуха и уксусной кислоты.По строению ацетатные волокна напоминают вискозные, однако имеют более округлые контуры. Волокно упруго, мало сминается, имеет красивый внешний вид, мягко, устойчиво к действию света и микроорганизмов, не повреждается молью, умеет среднюю гигроскопичность. Недостатками этого волокна являются невысокая устойчивость к истиранию, меньшая прочность (чем у вискозного волокна), низкая термостойкость, плохая окрашиваемость, а также электризуемость. Поскольку ацетатные волокна имеют низкую теплопроводность, их применяют в производстве теплого белья.

Триацетатные волокна (Triacetate fiber) — получают аналогично ацетатным. Это волокно отличается высокой упругостью, благодаря чему изделия из него не требуют глажения, а также сохраняют плиссе и гофре даже после стирки. Волокна термостойки, окрашиваются лучше, чем ацетатные, устойчивы к действию света, не разрушаются микроорганизмами. Недостатками этого волокна являются малая гигроскопичность, высокая электризуемость, низкая устойчивость к действию щелочей, ацетона и других органических растворителей.

Startup заявляет, что впервые производит синтетический паучий шелк

«Это формирует своего рода платформу, на которой мы можем проектировать материальную собственность, а также расширять наше производство по хорошей цене, чтобы мы могли коммерциализировать его».

Лучше, дешевле, быстрее

В лаборатории Bolt Threads, занимающей площадь 33000 квадратных футов, на четвертом этаже приземистого здания прямо у шоссе I-80 в Эмеривилле, не так уж много людей. (Видмайер говорит, что бригада ферментации уезжает на тренировку в Мичиган.) Когда я недавно приехал в гости, копия книги Э. White’s Charlotte’s Web * * лежит на столе у ​​кушеток в вестибюле. Художественная панель от потолка до пола с основной аминокислотной последовательностью Bolt Threads для ее искусственного шелка выставлена ​​среди группы конференц-залов, названных в честь различных тканей: кружева, бархата, шелка, клетчатой ​​ткани, поплина и твида.

Видмайер проводит меня по лабораториям, которые разделены в соответствии с различными этапами производства паучьего шелка.У исследователей есть место для экспериментов в области клеточной биологии; несколько мест, где сидят большие и маленькие бродильные чаны, медленно производящие шелковый протеин; и комната, где волокна прядут и сушат. В комнате анализа волокон нити шелка растягиваются и приклеиваются на черные листы бумаги, а затем каталогизируются в соответствии с обнаруженными исследователями свойствами. Я спрашиваю Видмайера, есть ли у них настоящие образцы тканей, которые я могу потрогать, и он отвечает, что есть, но они их не находили с тех пор, как они исчезли в коробках, когда компания переехала в их более просторные помещения в январе.

Изучая химическую биологию в UCSF перед тем, как основать Bolt в 2010 году, Видмайер потратил большую часть своего времени на изучение вопроса о том, как дешево производить много паучьего шелка. Главный научный сотрудник Bolt, Дэвид Бреслауэр, тем временем получал докторскую степень по биоинженерии в Калифорнийском университете в Беркли, исследуя микрофлюидные устройства — работу, которая хорошо трансформировалась в запатентованные прядильные системы Bolt Threads. Тем временем вице-президент по операциям Итан Мирски работал в той же лаборатории, что и Видмайер в UCSF, и в прошлой жизни имел опыт работы в сфере стартапов.Консультанты студентов связали ученых, и они начали сотрудничать в исследованиях в течение нескольких лет, прежде чем идея создания компании когда-либо возникла.

Но в конце концов группа осознала, что их исследования обладают большим коммерческим потенциалом. «У нас были довольно хорошо проработанные коммерческие части на теоретическом уровне, и нам просто нужно было построить платформу», — говорит Видмайер.

Видмайер говорит, что компания Bolt Threads собралась вместе, когда барьеры в биотехнологии пошли на убыль.«По сравнению с тем, что было несколько десятилетий назад, инструменты стали лучше, дешевле и быстрее», — говорит он. «Мы были на переднем крае многих этих технологий, и мы ехали на волне в правильном направлении».

Чехлы для iPad из паучьего шелка

По словам Сэма Хадсона, профессора химии полимеров в Университете штата Северная Каролина, который знаком с технологией Bolt Threads в качестве одного из сторонних консультантов компании, настоящей инновацией является разработка системы ферментации, которая может производят большое количество протеина шелка, который можно выделить.«Волокна на 100% состоят из протеина шелка», — говорит он. «Я не знаю никого, кто смог бы добиться такого большого прогресса в решении этой проблемы».

Bolt Threads заявляет, что планирует запустить свои первые коммерческие текстильные изделия к следующему году. Но, по словам его основателя, это не просто нишевые продукты для нишевых отраслей. Видмайер предполагает, что ткани Bolt Threads могут использоваться в таких вещах, как чехлы для iPad и автокресла — вещи, которые потребители фактически видят и касаются каждый день.

Это потому, что, по крайней мере, по словам Видмайера, его команда не только расшифровала, как производить паучий шелк, но и расшифровала процесс изготовления из него индивидуализированного текстиля для повседневных вещей.Ваш чехол для iPad однажды может стать гарантированно водонепроницаемым; возможно, ваша следующая куртка будет пуленепробиваемой. И процесс производства достаточно дешев, чтобы эти продукты были доступны по цене. В ближайшие несколько месяцев Bolt Threads заявляет, что планирует изучить возможность создания собственной линейки потребительских товаров, а также сотрудничать с другими производителями текстиля.

«После того, как мы выяснили, что можем сделать [паучий шелк], следующее, что мы хотели знать, было: сможете ли вы сделать из него достаточно, чтобы сделать что-нибудь интересное?» Видмайер говорит: «Теперь мы хотим создавать продукты, которые принесут людям значительную пользу.»

Скручивание искусственных мышц | Soft Robotics Toolkit

Для изготовления искусственных мышц на основе нейлоновой нити требуется специальное устройство, показанное ниже. Оно включает в себя металлическую зажимную стойку, источник питания постоянного тока с зажимами типа« крокодил », 12-вольтный Электродвигатель постоянного тока, печь с температурой 150 ° C, латунные грузы, зажимы для связки, тефлоновый антипригарный спрей и тонкие цилиндрические стержни из углеродного волокна (не более 1 мм в диаметре), в дополнение к проводящей (мы использовали посеребренную) нейлоновую нить Размер нити может быть разным, более толстая нить дает мышцы с большей прочностью; мы использовали нить около 0.Толщиной 5 мм.

_{Аппарат для намотки мышц}

В двигателе, зажатом в верхней части металлической стойки, должно быть просверлено отверстие сбоку на валу, чтобы можно было продеть две резьбы и привязать их для фиксации (см. ниже), и второе отверстие, просверленное на глубину примерно 5 мм в конце вала, с диаметром, достаточным для вставки стержня из углеродного волокна. На этом этапе вал двигателя должен быть вертикальным, направленным вниз, с двумя отрезками резьбы (каждый примерно 0.4 метра) нанизана на стержень и дважды привязана на конце. Привяжите груз (или группу грузов, в зависимости от калибра резьбы; мы использовали 135 граммов) к нижней части отрезков нити и дайте системе свободно повиснуть. Используя руки или другие средства, вы должны убедиться, что гиря внизу не вращается в течение следующих нескольких шагов; Для этого мы использовали проволоку, чтобы привязать вес к одной из ножек стола, не ограничивая полностью вертикальное движение.

_{Двигатель для намоточного аппарата, закрепленный на стойке.Просверлены отверстия в торце и сбоку.}

_{Грузы, привязанные к концу резьбы для намотки}

Разогрейте духовку до 150 ° C и осторожно нанесите тефлоновый спрей на два стержня из углеродного волокна длиной 15 см (важно для облегчения последующего удаления мышц). Убедитесь, что источник питания настроен на постоянный ток 7 В. При выключенном источнике питания подсоедините провода к двигателю, а затем включите источник питания, заставляя двигатель вращаться. Чтобы нить могла закручиваться, убедитесь, что груз внизу не вращается.Оставьте двигатель работать до тех пор, пока катушки только не начнут формироваться в верхней или нижней части резьбы, а затем остановите двигатель, все еще следя за тем, чтобы груз не вращался.

Теперь поверните зажим стойки так, чтобы вал двигателя был направлен всего на несколько градусов выше горизонтали, при этом нить все еще свисает с конца и предотвращается вращение груза. Вставьте один из стержней из углеродного волокна с тефлоновым покрытием в конец вала так, чтобы его длинная ось и ось вращения двигателя совпадали.Поменяйте местами провода к двигателю и установите напряжение питания 1,5 В, что приведет к вращению двигателя в противоположном направлении. Поддерживая стержень из углеродного волокна руками и по-прежнему сдерживая вращение груза, включите источник питания.

При вращении двигателя резьба наматывается на стержень. Поскольку стержень тонкий и не очень прочный, вы должны обеспечить устойчивую опору в точке, очень близко к тому месту, где нить свисает со стержня, чтобы предотвратить смертельную изгибающую нагрузку от веса.Поддерживая удилище таким образом, вы дополнительно обеспечиваете очень тесную связь последовательных витков вокруг стержня; однако вы должны убедиться, что нить никогда не наматывается на себя. На изображении ниже показан этот процесс, близкий к завершению.

_{Нить, намотанная на стержень на несколько сантиметров}

Как только намотка резьбы покрывает длину стержня, по крайней мере, на 1 см больше, чем длина, которую вы разработали для манипулятора, выключите двигатель (все еще поддерживая стержень и предотвращая его вращение). вес).Используйте зажимные зажимы, чтобы зажать резьбу на каждом конце стержня, а затем обрежьте резьбу с каждого конца, освободив грузы и сняв стержень с двигателя. Повторите все вышеперечисленные шаги, чтобы создать вторую мышцу, а затем поместите оба стержня со связующими зажимами и нитью в духовку для отжига.

_{Отжиг двух мышц в печи}

Через час пребывания в печи осторожно удалите стержни. Дайте им полностью остыть, около 10 минут, а затем снимите зажимы и резьбу со стержня, стараясь не растягивать катушки.Для этого может потребоваться плоскогубцы, чтобы оттолкнуть мышцу с одного конца. Конечным продуктом этого этапа является намотанная и отожженная нить, которая будет залита силиконом (в следующем разделе).

Нить из синтетического волокна Mop, искусственная пряжа, यार्न в почтовом отделении Pethanaickenpalayam, Коимбатур, Purani Textiless Private Ltd

Нить из синтетического волокна Mop, искусственная пряжа, यार्न в почтовом отделении Pethanaickenpalayam, Coimbatore, Ltd Purani Textiless Private | ID: 199881

Технические характеристики продукта

Цвет	Все
Размер упаковки	Килограмм

Описание продукта

Мы — ведущий производитель качественной Нити из синтетического волокна Mop.

Заинтересовал этот товар? Получите последнюю цену у продавца

Связаться с продавцом

Изображение продукта

---

О компании

Год основания 1999

Юридический статус компании с ограниченной ответственностью (Ltd./Pvt.Ltd.)

Характер бизнеса Производитель

Количество сотрудников от 26 до 50 человек

Годовой оборот 2–5 крор

Участник IndiaMART с февраля 2003 г.

GST33AABCP7909D1ZN

Зарегистрировано в году 1999, Purani Textiles Private Limited — это имя, пользующееся наибольшим доверием среди ведущих компаний на рынке.Головной офис нашей корпорации находится по адресу Коимбатур, Тамил Наду (Индия). Благодаря богатому производственному опыту и знаниям в этом бизнесе, мы участвуем в производстве из трикотажной пряжи, вискозной филаментной пряжи и многих других. Эти продукты доступны по конкурентоспособным ценам.

Вернуться к началу 1

Есть потребность?
Получите лучшую цену

1

Есть потребность?
Получите лучшую цену

Общая цепочка историй успеха искусственного интеллекта

Успех ИИ основан на обучении

Гетти

Предприятия, добившиеся реального успеха с помощью искусственного интеллекта, имеют нечто общее: они способны быстро извлекать уроки из своих успехов или неудач и повторно применять эти уроки в основной деятельности своего бизнеса.

Конечно, нет ничего нового в способности промывать, учиться и повторять, что на протяжении веков было фундаментальным принципом успеха в бизнесе. Но поскольку искусственный интеллект — это способность реагировать в реальном времени с наносекундной скоростью на самые разные вещи, от машин до рынков, способность прыгать и учиться в ослепляющем темпе приобрела новую актуальность.

По данным опроса 3000 руководителей, проведенного Boston Consulting Group и MIT Sloan Management Review, только 10% компаний видят финансовые выгоды от своих инициатив в области ИИ.ИИ активно используется: более половины, 57%, пилотирование или развертывание ИИ — по сравнению с 46% в 2017 году. Кроме того, по крайней мере 70% понимают ценность предложения ИИ для бизнеса. Но финансовые результаты были неуловимы.

Итак, что делают 10% просвещенных, чтобы наконец реализовать реальные, ощутимые выгоды от ИИ? Они, конечно, делают все правильно, но в них добавлена ​​дополнительная часть магии. Например, масштабирование ИИ, рассматриваемое как путь к внедрению на предприятии, само по себе имеет лишь ограниченную ценность.«Добавление возможности встраивать ИИ в процессы и решения значительно увеличивает вероятность получения значительных преимуществ, но только до 39%», — показывает исследование.

Успешные приверженцы искусственного интеллекта придумали, как извлечь уроки из своего опыта в области искусственного интеллекта и перспективно применить его в своем бизнесе, заключают авторы отчета об исследовании во главе с Сэмом Рэнсботэмом. «Наш анализ опроса показывает, что лидеры разделяют одну выдающуюся черту — они намерены стать более искусными учениками с искусственным интеллектом.Эта способность изучать и понимать потенциал и подводные камни ИИ позволяет им «чувствовать и быстро и надлежащим образом реагировать на меняющиеся условия, такие как появление нового конкурента или всемирная пандемия, с большей вероятностью воспользуются этими сбоями».

Другими словами, они дают руководителям и сотрудникам пространство, необходимое им, чтобы лучше понимать, настраивать и адаптироваться к процессам, управляемым искусственным интеллектом, — и выяснять свои роли в обеспечении их работы. Им не навязывают автоматизацию без подготовки или обучения.«Для получения значительных финансовых преимуществ с помощью ИИ требуется гораздо больше, чем просто фундамент в виде данных, инфраструктуры и талантов», — заявляют исследователи. «Даже внедрения ИИ в бизнес-процессы недостаточно».

Те организации, которые добились успеха в области искусственного интеллекта, преследуют следующие стратегии:

Они способствуют систематическому и непрерывному обучению между людьми и машинами. «Организационное обучение с ИИ — это не просто автономное машинное обучение. Или люди, обучающие машины.Или машины, обучающие людей », — заявляют Рэнсботэм и его соавторы. «Это все три. Организации, которые позволяют людям и машинам постоянно учиться друг у друга всеми тремя методами, в пять раз чаще получают значительные финансовые выгоды, чем организации, которые учатся с помощью одного метода ».

Они разрабатывают различные способы взаимодействия людей и машин. «Развертывание соответствующих режимов взаимодействия в соответствующем контексте имеет решающее значение», — заявляют соавторы.«Например, в некоторых ситуациях может потребоваться, чтобы система ИИ давала рекомендации, а люди решали, применять ли ее. В некоторых контекстно-насыщенных средах может потребоваться, чтобы люди генерировали решения, а ИИ оценивал качество этих решений ».

Они изменяются, чтобы учиться, и учатся изменяться. Успешные инициативы «не просто изменяют процессы для использования ИИ; они меняют процессы в ответ на то, что узнают с помощью ИИ ».

AI обладает огромным потенциалом для расширения нашего видения того, где и как компании могут предоставлять более качественные услуги в ближайшие месяцы и годы.Но для этого требуется нечто большее, чем просто установка новых систем и процессов и ожидание результатов. Это непрерывный процесс совершенствования и инноваций,

Прядение лески и вшивание нити в искусственную мышцу

Исследователи превратили повседневные пластиковые волокна в суперсильные искусственные мышцы, просто скручивая их, как резиновые ленты, до тех пор, пока они не свернутся в спираль.

Поскольку эти материалы дешевле высокотехнологичных сплавов с памятью формы и углеродных нанотрубок, новая технология вскоре может найти широкое применение, от робототехники и протезирования до одежды, которая адаптируется к вашей температуре.

Для ясности, мускулы, о которых я говорю, — это исполнительные механизмы, мощные вращающиеся двигатели. Наука объясняет:

Термин «искусственные мышцы» на самом деле является чем-то вроде сумки для переноски, который относится к материалам, которые сжимаются, расширяются или вращаются при нагревании, поражении электричеством или воздействии какого-либо другого стимула. При обращении стимула материалы возвращаются к своей первоначальной форме.

В частности, эти мышцы приводятся в действие изменениями температуры: они сокращаются в продольном направлении при нагревании и возвращаются к своей исходной длине при охлаждении.По сравнению с естественными мышцами, которые сокращаются примерно на 20 процентов, эти новые мышцы сокращаются на 50 процентов своей длины. По весу они могут генерировать примерно такую ​​же механическую мощность, что и реактивный двигатель.

«Современные гуманоидные роботы, протезы конечностей и носимые экзоскелеты ограничены двигателями и гидравлическими системами, размер и вес которых ограничивают их подвижность, выработку силы и работоспособность», — говорится в пресс-релизе Боумана. Эти мышцы можно использовать всякий раз, когда требуются сверхчеловеческие силы, и это дешево.Для создания этой силы, сообщает Science, требуются только стандартные материалы, которые стоят около 5 долларов за килограмм (или 10 долларов за фунт). Согласно релизу:

Скручивание пучка полиэтиленовых лески, общий диаметр которых всего в 10 раз больше, чем человеческий волос, дает свернутую в спираль полимерную мышцу, которая может поднять 16 фунтов. При параллельной работе, подобно естественной конфигурации мышц, 100 из этих полимерных мышц могут поднять около 1600 фунтов.

Вот классное видео с отягощениями для искусственных мышц:

В меньшем масштабе они соткали текстиль из крученой пряжи полимера, который может адаптироваться к изменениям температуры.Это означает, что одежда открывает поры, чтобы вам было прохладно, и закрывает их, чтобы согреться, а также оконные ставни, которые открываются и закрываются для поддержания комфортной температуры.

На этой неделе работа была опубликована в журнале Science .

Изображения: Science / AAAS (вверху) и Техасский университет в Далласе (миниатюра)

Этот пост был первоначально опубликован на Smartplanet.com

Скручивание повседневных волокон может сделать «умную одежду» реальностью

Все, что нужно, — это немного повернуть, и леска и нейлоновые ковровые волокна могут вскоре стать последними достижениями в области высоких технологий в одежде и промышленности, сообщают ученые.Секрет не в сложном производстве или экзотических материалах, а в катушках, которые используются в линии.

Группа ученых под руководством исследователей из Техасского университета в Далласе придумала способ взять полиэтиленовую леску и нейлоновые нити и превратить их в волокна, способные поднимать почти тонну или вращаться для выработки такой же мощности в лошадиных силах. фунт, как реактивный двигатель.

Спиральные нити, называемые искусственными мышцами, открывают новые технологии — от чувствительных к теплу простыней до пальто, сужающих поры в холодный день, чтобы согреться.Исследователи предполагают, что они также могут служить «мышцами» для футуристического протезирования или придавать роботам более человеческое выражение лица.

Техника превращения этих повседневных предметов в материал нового поколения настолько проста, что это могут сделать старшеклассники, говорит материаловед Рэй Боуман из Техасского университета в Далласе, старший автор отчета в журнале Science .

Хитрость заключается в том, чтобы взять высокопрочные нити, такие как леска, и скрутить их, пока они не свернутся, — объясняет Боуман.Исследователи устанавливают катушки на место с помощью тепла, чтобы они не распадались. Затем они сообщают, что простые изменения температуры могут заставить катушку сжаться или расслабиться.

«Это очень умная идея», — говорит Цибинг Пей, ученый-материаловед из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, в электронном письме. «Замечательная новая функция получается из« старых »технологий», — добавляет Пей, который не принимал участия в исследовании.

От экзотики к повседневной жизни

Искусственные мышцы — не новая концепция.В своих поисках исследователи изучили очень экзотические материалы — например, углеродные нанотрубки, пропитанные парафином или металлическую проволоку с памятью формы.

Но у всех были проблемы, — говорит Боуман. Некоторые не могут достаточно изменить форму, чтобы выполнить какую-либо значимую работу. Другие не могут удерживать свою форму, чтобы было достаточно циклов сокращения-расслабления. У некоторых искусственных мышц просто слишком короткая продолжительность жизни.

Но эти новые мышцы, по словам авторов исследования, не имеют этих проблем.Их также можно складывать вместе для больших и больших задач.

Только одна из искусственных мышц, сделанных из полиэтиленовой лески, которая примерно в десять раз превышает диаметр человеческого волоса, может поднять около 16 фунтов (7,3 кг). Сотня из них, собранных вместе, могла поднять 0,8 тонны (0,7 тонны).

А благодаря своей форме штопора их можно использовать для вращения двигателей. Некоторые из них настолько хороши в производстве механической энергии, что их мощность — 7,1 лошадиных силы на 2,2 фунта (килограмм) — не уступает мощности реактивного двигателя.

Они также очень дешевы в производстве, добавляет Боуман, поскольку большинство необходимых материалов можно найти в строительном магазине.

Искусственные мышцы, сделанные из углеродных нанотрубок, стоят от 4000 до 5000 долларов за два фунта (килограмм) материала. Исследователи заплатили всего 5 долларов за такое же количество полиэтиленовой лески или нейлонового волокна.

Старые материалы, новые технологии

«Конечная цель — производить текстиль, который [в результате] обеспечивает комфортную одежду», — говорит Боуман.Рубашка, наполненная этими искусственными мышцами, может сокращаться в холодную погоду, согревая человека, и расширяться в теплую погоду, создавая поры, чтобы сохранять прохладу.

Боумэн и его коллеги сумели использовать свои новые мышечные нити, чтобы открывать и закрывать оконные ставни в ответ на внешнюю температуру. Это могло бы заменить громкие и дорогие двигатели, используемые для регулировки оконных жалюзи в зданиях и теплицах, объясняет Боуман.

Основная задача «будет заключаться в том, как управлять изменением температуры в компактных, надежных и энергоэффективных схемах», — говорит Пей из UCLA.«Учитывая выдающийся послужной список группы, я ожидаю, что они вскоре будут продемонстрированы».

Следуйте за сообщениями Джейн Дж. Ли на Twitter.

Разработка искусственного интеллекта для игр (часть 4)

Дональд Кехо

Получение максимальной отдачи от ИИ: потоки

Все предыдущие статьи этой серии закладывали основу для этого. Надеюсь, теперь у вас есть хорошее понимание того, что такое искусственный интеллект (ИИ) для игр, и разумное понимание того, как реализовать и применить его в своих собственных играх.Теперь самое сложное — добиться максимальной производительности вашей системы.

Неважно, насколько хороша ваша система, она будет бесполезной, если замедлит игру. Уловки эффективного программирования и оптимизации могут только вас подвести; когда ваши устремления выходят за рамки одного ядра, вам просто нужно идти параллельно (см. рисунок 1).

Рис. 1. В Starcraft * II от Blizzard Entertainment огромное количество юнитов одновременно используют свой ИИ.Лучший способ справиться со всем этим — многопоточность.

При работе с системой, которая имеет более одного процессора или процессором с несколькими ядрами, вы можете разделить работу между несколькими процессорами. Для этого есть два подхода: распараллеливание задач и распараллеливание данных.

Распараллеливание задач

Самый простой способ сделать ваше приложение многопоточным — это начать разбивать его на определенные задачи (см. Рисунок 2). Различные задачи, составляющие игровой движок, часто инкапсулируются всего несколькими методами, чтобы другие системы могли взаимодействовать с ними.

Рисунок 2. Функциональное распараллеливание позволяет каждой подсистеме использовать свой собственный поток и ядро. К сожалению, системы с большим количеством ядер, чем задач, используются недостаточно.

Ярким примером является аудиосистема игрового движка. Аудио не должно взаимодействовать с другими системами: он просто выполняет то, что ему говорят, а именно воспроизводит и микширует звуки по запросу. Коммуникационные функции — это призывы воспроизводить и останавливать звуки, что делает звук автономным и идеально подходит для функционального распараллеливания.Используя инструменты анализа потоков, чтобы облегчить работу, аудиосистему можно разделить на отдельный поток с вызовом до и после раздела кода, который вы хотите запустить в своем собственном потоке.

Итак, давайте посмотрим, как ваши системы искусственного интеллекта используют преимущества этого функционального распараллеливания. В зависимости от потребностей вашей игры у вас может быть много разных задач, которым вы можете дать отдельную ветку. Здесь мы рассмотрим три из них: поиск пути, стратегический ИИ и саму систему сущностей.

Поиск пути

Вы можете реализовать свою систему поиска пути таким образом, чтобы каждая сущность, которая ищет путь, вызывала свой собственный путь всякий раз, когда он ему нужен.Хотя этот метод будет работать, это означает, что движок ждет указателя пути всякий раз, когда запрашивается путь. Если вы реорганизуете поиск пути в отдельную систему, вы можете разбить ее на отдельный поток. Теперь поиск пути будет работать как менеджер ресурсов, в котором новый ресурс — это пути.

Любая сущность, которая хочет найти путь, может послать запрос на поиск пути, а затем немедленно получить «билет» обратно от поисковика пути. Билет — это просто уникальный идентификатор, который система поиска пути может использовать для поиска пути.Затем сущность может продолжить свой веселый путь до следующего кадра игрового цикла. Сущность может проверить, действителен ли билет. Если это так, объект получает путь обратно; в противном случае он может продолжать делать все, что ему нужно, пока он продолжает ждать.

В системе поиска пути билет используется для отслеживания запросов пути, пока система работает с ними, не беспокоясь о влиянии на производительность системы. Положительным побочным эффектом системы такого типа является автоматическое отслеживание обнаруженных путей.Итак, когда поступает запрос на ранее обнаруженный путь, поисковик может просто выдать билет на существующий путь. Этот метод отлично подходит для любой системы с большим количеством путей сущностей, потому что любой путь, найденный однажды, скорее всего, понадобится снова.

Стратегический AI

Как упоминалось в предыдущей статье, система ИИ, которая управляет общей картиной игры, прекрасно вписывается в отдельный поток. Он может анализировать игровое поле и посылать команды различным объектам, которые могут анализировать их, когда они дойдут до него.

Система сущностей в своем собственном потоке будет усердно работать, собирая информацию для карт решений. Эти результаты затем могут быть отправлены в систему стратегического ИИ в виде запросов на обновление карт решений. Когда стратегический ИИ обновляется, он может анализировать эти запросы, обновлять карты решений и делать выводы. Не имеет значения, синхронизированы ли две системы (стратегический ИИ и сущность): они не будут настолько рассогласованы, чтобы повлиять на решения ИИ. (В любом случае мы говорим о 60-х долях секунды, и игрок не заметит ни одной кадровой задержки в реакции ИИ.)

Распараллеливание данных

Функциональное распараллеливание великолепно и позволяет использовать преимущества систем с несколькими ядрами. Однако есть огромный недостаток: функциональное распараллеливание не может полностью использовать все доступные ядра. В тот момент, когда у вас появляется больше ядер, чем задач, ваша программа больше не использует всю доступную вычислительную мощность (если только платформа, на которой работает ваша программа, не обрабатывает это за вас, но я считаю, что лучше не полагаться на функции, предназначенные для общих приложений) .Введите распараллеливание данных (см. Рисунок 3).

Рис. 3. При распараллеливании данных одна функция может использовать все доступные ядра.

При функциональном распараллеливании вы взяли целый автономный модуль и дали ему собственный поток для игры. Теперь вы собираетесь разбить одну работу и распределить ее по разным потокам. Это дает возможность масштабирования ядра системы. У вас есть система с восемью ядрами? Большой. Есть один с 64? Почему нет? Хотя функциональное распараллеливание позволяет обозначать разделы кода как многопоточные, а затем позволять им работать без ограничений, распараллеливание данных может потребовать немного дополнительной работы, чтобы все работало гладко.Во-первых, вы можете использовать основной поток («Главный» поток), который отслеживает, кто что делает. Подпотоки должны будут запрашивать «работу» у основного потока, чтобы никто не выполнял одну и ту же задачу дважды.

Использование основного потока для управления распараллеливанием данных на самом деле является гибридным подходом. Основной поток использует функциональное распараллеливание, но затем поток разделяет данные по разным ядрам для распараллеливания данных.

Реализация

Инструменты многопоточности, такие как OpenMP * (доступны бесплатно в большинстве разновидностей операционных систем), упрощают процесс разбиения кода на отдельные потоки, чем это было в прошлом.Просто отметьте участки кода, которые можно разбить с помощью директивы компилятора, а все остальное сделает OpenMP. Чтобы разбить вещи по рабочим блокам, вы можете просто поместить вызовы потоковой передачи в цикл, который проходит через указанный ресурс.

В примере системы поиска пути поисковик поддерживает список запрошенных путей. Затем он просматривает этот список и запускает фактические функции поиска пути для отдельных запросов, сохраняя их в списке путей. Этот цикл может быть многопоточным, так что каждая итерация цикла разбивается на разные потоки.Эти потоки будут выполняться в первом доступном ядре, что позволяет максимально использовать доступную вычислительную мощность. Единственное время, когда ядро ​​должно оставаться в режиме ожидания, — это когда нечего делать.

В подобных системах существует возможность для нескольких запросов на одно и то же задание. Если эти запросы разнесены, поисковик автоматически проверяет, был ли запрос уже обработан. При работе с распараллеливанием данных возможно одновременное выполнение нескольких запросов по одному и тому же пути, что может привести к избыточности и нарушению всей точки потоковой передачи.

Чтобы устранить эту и другие избыточности, рассматриваемая система должна отслеживать, над какими задачами работают, и удалять их из очереди запросов только после их завершения. Итак, когда поступает запрос по пути, который уже был запрошен, он должен это проверить, а затем вернуть существующий путь, которому был назначен этот билет.

Создание новых потоков платное. Процесс будет включать системные вызовы операционной системы (ОС). Когда ОС дойдет до этого, она завершит необходимый код и создаст поток.Это может занять океаны времени (относительно скорости обработки). Вот почему мы не хотим создавать больше потоков, чем полезно. Если запрошенное задание уже было обработано, то ни в коем случае не запускайте задачу. Кроме того, если задача настолько проста (например, поиск пути из двух очень близких точек), возможно, не стоит так подробно разбирать их.

Вот разбивка того, что будет делать функциональный поток поиска пути и как он будет разбивать работу на потоки данных:

• RequestPath (начало, цель).Эта функция вызывается вне средства поиска пути, чтобы получить поток. Эта функция:
  • просматривает список завершенных запросов и определяет, был ли уже найден путь (или аналогичный), затем возвращает билет для этого пути;
  • просматривает список активных запросов (если путь не был найден), чтобы найти этот путь; если путь есть, функция возвращает билет для ожидающего пути;
  • генерирует новый запрос и возвращает новый билет (если все остальное терпит неудачу).
• CheckPath («билет»). Используя билет, эта функция просматривает список завершенных запросов и находит путь, для которого этот билет действителен. Возвращает, был ли путь там.
• UpdatePathFinder (). Это функция пастыря, которая обрабатывает накладные расходы для потоков поиска пути. Эта функция выполняет следующие задачи:
  • Разобрать новые запросы. Возможно, что несколько запросов для одного и того же пути будут сгенерированы одновременно из разных ядер.В этом разделе удаляются избыточности и назначаются несколько билетов (из разных запросов) одному и тому же запросу.
  • Прохождение активных запросов. Эта функция просматривает все активные запросы и распределяет их. В начале и в конце каждого цикла код помечается как поток. Каждый поток собирается (1) найти запрошенный путь, (2) сохранить его в завершенном списке путей с выданными ему билетами и (3) удалить задание из активного списка.

Разрешение конфликтов

Возможно, вы заметили, что такая установка может привести к неприятностям.Различные потоки, которые все должны записывать в очередь запросов или — в потоках данных, которые все должны добавить что-то в готовую кучу, могут привести к конфликтам записи, когда один поток записывает что-то в слот A, а другой записывает что-то еще в слот A в то же время. Этот конфликт может привести к хорошо известному «состоянию гонки».

Чтобы избежать конфликтов при записи, разделы кода можно пометить как критические. При выполнении чего-либо, помеченного как критическое, только один поток сможет получить доступ к этому разделу одновременно: все другие потоки, желающие сделать то же самое (получить доступ к той же памяти), должны подождать.Такое поведение может привести к ОГРОМНЫМ проблемам, таким как блокировка, когда несколько потоков блокируют друг друга от доступа к памяти. Gridlock фактически избегается с этой настройкой. Когда реальная работа для потока выполнена, доступ к критическому разделу памяти может происходить, когда он доступен, без связывания других разделов, которые могут понадобиться другим потокам.

Сохранение синхронизации

Итак, вы сделали все отдельные подсистемы искусственного интеллекта автономными и пустили их в мир, чтобы воспользоваться всеми доступными унциями вычислений, которые они могут найти.Дела идут быстро, но выходят ли они из-под контроля?

Игра должна быть структурированной. Движок должен уметь синхронизировать вещи. У вас не может быть половины ваших игровых элементов, опережающих все остальное на один-два кадра. Вы не хотите, чтобы юниты валялись без дела в ожидании пути, когда их коллеги уже находятся в движении. Хорошие родители должны сохранять справедливость в отношениях с детьми.

Основной цикл игрового движка заботится о двух классах действий: рендеринге и обновлении.Синхронизировать эти вещи легко при последовательном программировании. Сначала выполняется все обновление, затем рендеринг рисует то, что было обновлено. Параллельно с этим все может немного запутаться.

Обновления движения (часто основанные на траектории) могут в конечном итоге выполняться на несколько кадров быстрее, чем средство визуализации. Результатом будет резкая анимация, в которой кажется, что объекты мира прыгают и двигаются быстрее, чем должны. Поиск пути, который может принимать во внимание моментальный снимок позиций мировых объектов, может работать с неверными данными.

Решение проблемы синхронизации различных систем довольно элегантно в своей простоте. Фактически, он уже может быть установлен на большинстве двигателей. Когда основной игровой цикл обновляется, он отслеживает глобальный индекс времени. Все различные потоки будут уверены, что им нужно обрабатывать только обновления для текущего (и прошлого, но не будущего) индекса времени.

Когда вся работа для данной задачи завершена для текущего временного индекса, поток может спать до нового временного индекса.Такое поведение не только помогает обеспечить синхронизацию друг с другом, но и гарантирует, что потоки не потребляют ядра, когда им это не нужно. Таким образом, работа по перемещению, которая прекрасно способна разрешать столкновения и траектории движения, будет достаточно любезна, чтобы поделиться вычислительной мощностью, когда она будет выполнена на ранней стадии. Еще раз, вы можете в полной мере использовать доступные ядра.

Руководство по заправке ниток

Вот несколько вещей, которые следует учитывать при разработке многопоточной системы:

• Функциональное распараллеливание: Используйте его, когда систему можно сделать автономной.Некоторые функции требуются для подключения к системе для разрешения конфликтов и дублирования.
• Распараллеливание данных:
  • Используйте его при выполнении массовой операции.
  • Сделайте так, чтобы обратная запись была минимальной и в конце процесса.
  • Зависимость от актуальной информации (которую можно редактировать в других обсуждениях) минимальна или не имеет отношения к делу. (Так что, если информация о моей стратегии устарела на 1/60 секунды?)
  • Убедитесь, что для вашей работы ничего не требуется от другой системы: «Путь запроса», «Проверить путь», а не «Получить путь».«

Когда не использовать нитку

Могут быть случаи, когда многопоточность может не работать. С помощью таких инструментов, как OpenMP, вы можете легко настроить, на сколько потоков ваша система будет разбивать работу на лету. Используя такие инструменты, как Intel® VTune ™ Performance Analyzer с Intel® Thread Profiler, вы можете получить хорошее представление о том, насколько эффективной становится ваша система с различными уровнями распараллеливания. Однако вот некоторые случаи, в которых вы, возможно, захотите избежать многопоточности:

• Чрезмерно сложные системы. Если ваша подсистема связана со слишком большим количеством других систем, которые постоянно заставляют подсистему или другие системы ждать, многопоточность может быть не решением. Также есть шанс, что сама система может выиграть от редизайна, если это так.
• Атомарная рабочая нагрузка. Если работа подсистемы не может быть нарушена, возможно, вы не сможете работать параллельно. Задача микширования звука может отлично работать как поток, но задача состоит в том, чтобы смешать несколько звуков в каналах, которые в конечном итоге перекачиваются в динамики.Если ваша система выполняет расчеты для отдельных фрагментов звука перед микшированием, то это может быть возможно потеснить.
• Дорогостоящие накладные расходы. В некоторых из этих систем есть небольшая дополнительная работа (например, создание путей). Если накладные расходы перевешивают выгоды, полученные от многопоточности, то было бы неплохо избежать этого или просто выключить. Это может быть верно для систем с небольшим количеством элементов (сущностей, путей и т. Д.).
• Повторяющийся код. Бывают случаи, когда несколько потоков в конечном итоге смешивают один и тот же код, только чтобы некоторые из них были выброшены или проигнорированы.Большей части этого можно избежать с помощью проверок избыточности перед началом работы.

Несколько процессоров и многоядерные процессоры (и несколько многоядерных процессоров) делают многопоточность все более актуальной темой. Цель любого программиста — в полной мере использовать доступную вычислительную мощность. Видение искусственного интеллекта системы должно ограничиваться только реальностью оборудования, а не ограничением в использовании его преимуществ. С современными инструментами, которые упрощают реализацию многопоточности, нет оправдания тому, что вы не создадите свой код для обработки многопоточности.

Сводка

Создать динамичную и интригующую систему искусственного интеллекта, которая работает эффективно, очень просто. Эффективность и оптимизация — это первый шаг. Организуя свою систему таким образом, чтобы в полной мере использовать возможности распараллеливания задач и данных, вы можете гарантировать, что ваша система будет работать с максимальной скоростью и сможет расти вместе с отраслью, поскольку все больше и больше ядер становятся стандартом в вычислениях.

Как показала эта серия статей, AI для игр больше искусственных , чем интеллектуальных .Наша работа как программистов — создать возможности наших системных агентов, чтобы имитировать поведение их реальных аналогов. От низкоуровневых правил и поиска путей до тактического и стратегического ИИ более высокого уровня, это не слишком сложно, если вы посмотрите на базовые компоненты.

Статьи по теме

Часть 1: Дизайн и реализация
Часть 2: Поиск пути и восприятие
Часть 3: Тактический и стратегический ИИ

Об авторе

Дональд «DJ» Кехо: В качестве инструктора программы информационных технологий Технологического института Нью-Джерси DJ развил специализацию по разработке игр и преподает многие курсы программы по архитектуре игры, программированию и дизайну уровней, а также курсы по интеграции 3D. графика с играми.В настоящее время он работает над докторской степенью в области биомедицинской инженерии, где применяет игру и виртуальную реальность для усиления эффектов нервно-мышечной реабилитации.

.