受日本剪纸艺术启发！MIT发明新型防滑鞋底：可根据压力动态弹出“鞋钉”加大摩擦

受到日本剪纸艺术的启发，麻省理工学院（MIT）的工程师设计了一种摩擦增强材料，可用于在鞋底涂漆，从而使它们在冰和其他光滑表面上的摩擦抓地力更强。

研究人员利用kirigami（折纸的一种变体）来制作新的涂层，该涂层被覆在鞋底，有折叠纸张般的纹路。实验室测试表明，当人们穿着这样的鞋子在冰冷的表面上行走时，与没有涂层的鞋子相比，它们产生的摩擦更大，也就不容易滑倒。

（截图：MIT News）

其实，在自然界中就有不少动物会动态调节它们的身体表面，科学家们希望可以借此开发出一种可以动态调节与地面的摩擦力、有效增加抓地力的新型仿生鞋底材料。

该研究最近发表在《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上，题为“Bioinspired kirigami metasurfaces as assistive shoe grips”。MIT机械系助理教授Giovanni Traverso和哈佛大学应用力学教授Katia Bertoldi是这项研究的资深作者，MIT研究科学家Sahab Babaee以及MIT研究生Simo Pajovic和哈佛大学前博士后Ahmad Rafsanjani都是该论文的主要作者。

受艺术启发

Kirigami是一种艺术形式，涉及将复杂的图案切成纸片，然后将它们折叠以创建三维结构。最近，一些科学家已经使用这种技术来开发新材料，例如可以更牢固地粘在膝盖和其他关节上的绷带，以及可以用来覆盖软机器人皮肤并帮助他们在太空中定向的传感器。

在这种情况下，团队采用这种方法在塑料或金属薄片上创建复杂的“尖峰”纹路图案。这些贴在鞋底上的底片在穿用者站立时会保持平坦不碍事，但是上面的“钉子”在自然行走的过程中会根据施加压力的大小而弹出，从而产生摩擦。

研究人员创建并测试了几种不同的设计，包括重复图案如正方形、三角形或曲线的“尖峰”。对于每种形状，他们还测试了不同的尺寸和排列，并将图案切成塑料板和不锈钢。对于每种设计，他们测量了刚度和拉伸材料时“尖峰”突然弹出的角度。

他们还测量了每种设计在各种表面（包括冰，木材，乙烯基地板和人造草皮）上产生的摩擦。他们发现，所有设计都增加了摩擦力，通过凹曲线图案产生了最佳效果。

然后，研究人员将凹曲线涂层用于人类志愿者的测试。他们将涂料附着在包括运动鞋和冬靴在内的各种类型的鞋子上，并测量了被测者走过一块测力板（该测力板是一种测量施加在地面上的力的仪器）时产生的摩擦力的装置，该测力板的厚度为1英寸的一层冰。

他们发现，附着了kirigami涂层后，所产生的摩擦力比一般鞋底所产生的摩擦力高20％-35％。

这项研究由麻省理工学院机械工程系、美国国家科学基金会和瑞士国家科学基金会资助。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：http://news.mit.edu/2020/coatings-shoe-bottoms-improve-surface-traction-0601