Покрытия, вдохновленные киригами, улучшают сцепление обуви на льду и скользких поверхностях

Вдохновленные киригами — японским искусством вырезания бумаги, — инженеры разработали материал, повышающий трение, который можно использовать для покрытия подошв обуви, обеспечивая более надежное сцепление на льду и других скользких поверхностях.

Киригами, разновидность оригами, включающая вырезание бумаги помимо сворачивания, послужила основой для создания этого покрытия. Лабораторные тесты показали, что люди в обуви с киригами-покрытием, идущие по ледяной поверхности, создавали большее трение, чем в обычной обuvi. Внедрение такого покрытия в обувь может помочь предотвратить опасные падения на льду и других опасных поверхностях.

Недавно ученые использовали киригами для разработки новых материалов, например, пластырей, которые надежнее держатся на коленях и других суставах, а также датчиков для покрытия кожи мягких роботов, помогающих им ориентироваться в пространстве. В данном случае команда применила этот подход для создания сложных узоров из иголок на листе пластика или металла. Эти листы, наносимые на подошву обуви, остаются плоскими, пока человек стоит, но иголки выдвигаются во время естественного движения при ходьбе.

Исследователи создали и протестировали несколько различных дизайнов, включая повторяющиеся узоры иголок в форме квадратов, треугольников или кривых. Для каждой формы они также тестировали разные размеры и расположения, а также вырезали узоры как в пластиковых листах, так и в нержавеющей стали. Для каждого дизайна они измеряли жесткость и угол, под которым иголки выдвигаются при растяжении материала.

Они также измеряли трение, создаваемое каждым дизайном на различных поверхностях: льду, дереве, виниловом напольном покрытии и искусственном газоне. Все дизайны повышали трение, но лучшие результаты дал узор из вогнутых кривых. Затем они использовали покрытия с вогнутыми кривыми для тестов с волонтерами. Покрепили их на различных видах обуви, включая кроссовки и зимние ботинки, и измеряли трение, возникающее, когда испытуемые шли по силовой пластине — прибору, измеряющему силы, воздействующие на землю — покрытой 2,5-сантиметровым слоем льда.

Они обнаружили, что с киригами-покрытиями трение было на 20–35% выше, чем у обуви без покрытия.

Сейчас они работают над определением лучшего способа крепения и интеграции киригами-поверхностей. Рассматривают варианты: вмонтировать их в подошвы или сделать отдельным элементом, который можно крепить при необходимости.