German copyright law applies. The publication may be used free of charge for your own use, but it may not be distributed via the internet or passed on to external parties.Nieken, UlrichGresser, Götz T.2025-11-282025-11-282025-11-18https://oa.tib.eu/renate/handle/123456789/26205https://doi.org/10.34657/25222Im Projekt „Porenstrukturabhängiger Wärme- und Stofftransport textiler Flächengebilde“ wurden Methoden entwickelt, die es erlauben, aus der Kenntnis des strukturellen Ausbaus von gestrickten Textilien den Transport von Flüssigkeiten und Gasen vorherzusagen. Der Fokus liegt auf Single-Jersey Gestricken, deren Transporteigenschaften entscheidend von den Poren im Garn und der Maschenstruktur sowie deren Wechselwirkungen bestimmt werden. Die Porenstruktur entsteht entlang der textilen Prozesskette von der Faser über das Garn bis zur gestrickten Fläche und kann durch Garnwahl und Strickbindung gezielt gestaltet werden [2, 1]. Im Projekt wurden mehrere neuartige methodische Ansätze entwickelt:  Ein Porenmodell für Gestricke, das die bimodale Porengrößenverteilung beschreibt und auf CT-Scans validiert wurde, ermöglicht die Vorhersage der Strukturporen allein aus Garn- und Maschenparametern [2].  Ein strukturparametriertes Modell zur Flüssigkeitsaufnahme im Garn (Dochteffekt) erlaubt erstmals eine Vorhersage basierend ausschließlich auf Porosität und Faserdurchmesser. Die Ergebnisse wurden experimentell validiert und ausführlich in [7] veröffentlicht.  Für den Gastransport senkrecht zur Fläche wurde ein neuer Workflow entwickelt, der die effektiven Transporteigenschaften (Permeabilität, Diffusivität) aus Maschen- und Garnparametern prädiziert [8, 9].  Die Trocknung von textilen Materialien konnte mit einem neuartigen Phasenfeldmodell simuliert werden, das gemeinsam mit der RWTH Aachen experimentell validiert wurde [10, 1, 11]. Zur Untersuchung der Interaktion von Kapillartransport und Trocknung in der Gestrickten Fläche wurde ein neuer Versuchsaufbau entwickelt, in dem der Einfluss verschiedener Strukturparameter demonstriert wurden [1]. Die Ergebnisse zeigen, dass durch gezielte Variation der Porenstruktur die Transportmechanismen gesteuert werden können: große Maschen verlängern Transportwege, kleine Strukturporen ermöglichen schnellen Kapillartransport, und Gradienten in der Porengröße fördern Capillary Pumping, wodurch Trocknungsfronten gezielt beeinflusst werden können. Insgesamt liefert die systematische Kombination aus Experiment, Modellierung und Simulation robuste Vorhersagen von Gas- und Flüssigkeitstransport sowie Trocknung in Textilien am Beispiel der Gestricke. Die Arbeit stellt nicht nur einen methodischen Fortschritt dar, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten für die Entwicklung funktionaler Monomaterialien mit lokal optimierten Transporteigenschaften, beispielsweise für den Einsatz in Brennstoffzellen oder Hygieneprodukte.In the project ‘Pore-structure-dependent Heat and Mass Transport in Textile Fabrics’, methods were developed that allow to predict the transport rates of liquids and gases from the geometrical structure of knitted textiles. The focus is on single-jersey fabrics, whose transport properties are critically determined by the pores in the yarn and the stitch structure, as well as their interactions. The pore structure develops along the textile production chain, from fiber through yarn to the knitted fabric, and can be purposefully tailored through yarn selection and stitch design [2, 1]. Methodologically, several novel approaches were developed:  A pore model for knitted fabrics, describing the bimodal pore size distribution and validated using CT scans, enables the prediction of structural pores solely from yarn and stitch parameters [2].  A structure-parameterized model for liquid uptake in yarns (capillary effect) allows, for the first time, predictions based exclusively on porosity and fiber diameter. The results were experimentally validated and are detailed in [7].  For gas transport perpendicular to the fabric, a new workflow was developed that predicts effective transport properties (permeability, diffusivity) from yarn and stitch parameters [8, 9].  The drying of textile materials was simulated using a novel phase-field model, which was experimentally validated in collaboration with RWTH Aachen [10, 1, 11]. To investigate the interaction of capillary transport and drying in the knitted surface, a new test setup was developed in which the influence of various structural parameters was demonstrated [1]. The results demonstrate that targeted variation of the pore structure can control transport mechanisms: large stitches extend transport paths, small structural pores enable rapid capillary transport, and pore size gradients promote capillary pumping, allowing precise control of drying fronts. Overall, the systematic combination of experiments, modeling, and simulation provides robust predictions of gas and liquid transport as well as drying behavior. This work represents not only a methodological advance but also opens new opportunities for the development of functional monomaterials with locally optimized transport properties, for example in fuel cells or hygiene products.ger600 | TechnikPoröse MaterialienStofftransportTextilienTrocknung poröser MaterialienDochteffektReport10 Seiten