Покрытия могут улучшить сцепление на скользких поверхностях

Вдохновленные киригами, японским искусством вырезания из бумаги, инженеры разработали материал, повышающий трение, который можно использовать для покрытия подошв обуви, чтобы обеспечить более прочное сцепление со льдом и другими скользкими поверхностями.

Для создания покрытия использовалось киригами, вариант оригами, который включает вырезание бумаги, а также ее складывание. Лабораторные тесты показали, что когда люди в обуви с киригами шли по ледяной поверхности, они создавали большее трение, чем обувь без покрытия. Использование этого покрытия в обуви может помочь предотвратить опасные падения на льду и других опасных поверхностях.

Некоторые ученые недавно использовали киригами для разработки новых материалов, таких как бинты, которые более надежно прилипают к коленям и другим суставам, а также датчики, которые можно использовать для покрытия кожи мягких роботов и помощи им ориентироваться в пространстве. В данном случае команда применила этот подход для создания замысловатых узоров из шипов на листе пластика или металла. Эти листы, прикрепленные к подошве обуви, остаются плоскими, пока пользователь стоит, но шипы высовываются во время естественного движения при ходьбе.

Исследователи создали и протестировали несколько различных конструкций, включая повторяющиеся узоры шипов в форме квадратов, треугольников или кривых. Для каждой формы они также протестировали различные размеры и расположение и вырезали шаблоны как из пластиковых листов, так и из нержавеющей стали. Для каждой конструкции они измерили жесткость и угол, под которым шипы выдвигаются при растяжении материала.

Они также измерили трение, создаваемое каждой конструкцией на различных поверхностях, включая лед, дерево, виниловые полы и искусственный газон. Они обнаружили, что все конструкции увеличивали трение, причем наилучшие результаты давала схема вогнутых кривых. Затем они использовали вогнутые покрытия для испытаний на людях-добровольцах. Они прикрепили покрытия к различным типам обуви, в том числе к кроссовкам и зимним ботинкам, и измерили трение, возникающее, когда испытуемые шли по силовой пластине — инструменту, измеряющему силы, воздействующие на землю — покрытой слоем льда толщиной 1 дюйм. .

Они обнаружили, что с прикрепленными покрытиями киригами количество создаваемого трения было на 20–35 процентов выше, чем трение, создаваемое только обувью.

Сейчас они работают над определением наилучшего способа крепления поверхностей киригами. Они рассматривают возможность встраивания их в подошвы или оформления в виде отдельного элемента, который можно было бы прикрепить при необходимости.