Coatings kunnen de tractie op gladde oppervlakken verbeteren

Geïnspireerd door kirigami, de Japanse kunst van het snijden van papier, hebben ingenieurs een wrijvingsverhogend materiaal ontworpen dat kan worden gebruikt om de onderkant van schoenen te coaten, waardoor ze een sterkere grip op ijs en andere gladde oppervlakken krijgen.

Kirigami, een variatie op origami waarbij papier wordt gesneden en gevouwen, werd gebruikt om de coating te maken. Laboratoriumtests toonden aan dat wanneer mensen met kirigami-gecoate schoenen op een ijzig oppervlak liepen, ze meer wrijving veroorzaakten dan de ongecoate schoenen. Het opnemen van deze coating in schoenen kan gevaarlijke valpartijen op ijs en andere gevaarlijke oppervlakken helpen voorkomen.

Sommige wetenschappers hebben onlangs kirigami gebruikt om nieuwe materialen te ontwikkelen, zoals verbanden die steviger aan knieën en andere gewrichten kleven, en sensoren die kunnen worden gebruikt om de huid van zachte robots te bedekken en hen te helpen zich in de ruimte te oriënteren. In dit geval paste het team deze aanpak toe om ingewikkelde patronen van spikes in een stuk plastic of metaal te creëren. Deze vellen, aangebracht op de zool van een schoen, blijven plat terwijl de drager staat, maar de spikes springen eruit tijdens de natuurlijke beweging van het lopen.

De onderzoekers hebben verschillende ontwerpen gemaakt en getest, waaronder herhalende patronen van spikes in de vorm van vierkanten, driehoeken of bochten. Voor elke vorm testten ze ook verschillende maten en arrangementen en sneden ze de patronen in zowel plastic platen als roestvrij staal. Voor elk van de ontwerpen hebben ze de stijfheid gemeten en de hoek waaronder de spikes eruit springen wanneer het materiaal wordt uitgerekt.

Ze hebben ook de wrijving gemeten die door elk ontwerp wordt gegenereerd op verschillende oppervlakken, waaronder ijs, hout, vinylvloeren en kunstgras. Ze ontdekten dat alle ontwerpen de wrijving verhoogden, met de beste resultaten door een patroon van concave rondingen. Vervolgens gebruikten ze de concave curve-coatings voor tests met menselijke vrijwilligers. Ze bevestigden de coatings op verschillende soorten schoenen, waaronder sneakers en winterlaarzen, en maten de wrijving die ontstond wanneer proefpersonen over een krachtplaat liepen - een instrument dat de krachten meet die op de grond worden uitgeoefend - bedekt met een 1 "dikke laag ijs .

Ze ontdekten dat met de aangebrachte kirigami-coatings, de hoeveelheid wrijving die werd gegenereerd 20 tot 35 procent hoger was dan de wrijving die door de schoenen alleen werd gegenereerd.

Ze werken nu aan het bepalen van de beste manier om de kirigami-oppervlakken te bevestigen en in te bouwen. Ze overwegen om ze in de zolen te plaatsen of ze te ontwerpen als een apart element dat indien nodig kan worden bevestigd.