位置:网站首页 >>产品开发>>正文

“接地气”的仿生研究! MIT发明新型防滑鞋底

来源:纺织导报 | 作者:纺织导报 | 时间:2020-08-04 10:07:22 | 订阅《东方纺织》周刊

如何防止滑倒摔跤?这是一个与人们生活息息相关的科学问题。每年都有大量的人因为滑倒导致不同程度的受伤,从而影响正常生活。尤其对于老年人而言,摔跤甚至可能意味着生命的结束。正是这样一个“接地气”的问题,引起了仿生领域科学家的注意,他们试图通过鞋底材料的仿生设计来解决问题。

近日,美国麻省理工学院Giovanni Traverso团队受自然界中动物千奇百怪的行走方式的影响,利用Kirigami折纸艺术,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。

在本研究中,研究人员使用钢片在鞋底制备出kirigami结构,其可以在鞋底平放和弯曲变形时变换出不同的外形,以增强鞋钉与步行表面之间的摩擦性能,降低滑倒和摔倒的风险。

通过对切角(γ)和空间维度比(切片宽度δ与周期性栅格的特征长度l之比)的调控,研究人员设计了不同机械响应模式的kirigami图案,包括凹型、三角型和凸型三种鞋钉形状。并通过对三种形状的鞋钉(凹型、三角型、凸型)在常态和弯曲时与不同基底(冰面、乙烯基基底和硬木)的摩擦力进行表征。对于冰面和硬木而言,由于kirigami鞋钉穿透深度较浅,其摩擦模式为平滑模式,即达到静态摩擦力的峰值后维持在动态摩擦力的平台期。而对于乙烯基等的半硬基底,鞋钉穿透进基底而呈现出粘滑模式,即摩擦力在最大值和最小值之间周期性变化。不同形状的鞋钉在不同基底上的规律也不尽相同,这与其穿透能力有关。此外,相对于具有同样厚度同样材质的常规鞋底,所有kirigami结构都具有明显的抓地力优势。与此同时,鞋钉的排布方式也至关重要,凹面鞋钉的五种不同排布(单向、三列、交替行、方格和镜像)都呈现出不同的抓地效果。

最后,研究人员进行了常规步幅行走时的鞋底摩擦力的真人测试。通过脚下的力学感应器分别测试脚底三个正交方向的力值变化,并与商品鞋底进行对比发现,kirigami鞋底展现出更强的最大摩擦力。此外,五种不同排布方式的kirigami鞋底在冰面上的摩擦系数比多种商品鞋底的摩擦系数高两倍。

目前,研究人员正在研究将其设计成一个单独的元素,嵌在鞋体下,以便在需要时进行附加。

    (本网尊重各兄弟网站及独立撰稿人之版权,如发现本网刊登您的稿件而未署名,请联系我们.同时本网也欢迎对市场具有敏锐判断和独立见解的行业人士前来投稿,投稿邮箱info@168tex.com 电话:0512-63082910)
责任编辑:任萍

东纺云APP

绸都网微信

布工厂微信

绸都网抖音号

商务合作

0512-63506703

推广热线

0512-63599692

传真

0512-63506703

知识产权保护与咨询:QQ713892624 电话:0512-63482602(吴江)、0512-63554078(盛泽)

苏州绸都网络科技股份有限公司 版权所有@2004-2024 增值电信业务经营许可证:苏B2-20100323 网站备案号:苏B2-20090135

苏公网安备:32050902100442号| 国家电子商务试点企业国家财政部重点扶持项目国家中小企业公共服务示范平台江苏省软件企业