Los revestimientos para la parte inferior de los zapatos podrían mejorar la tracción en superficies resbaladizas.

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Inspirados en el arte japonés del corte de papel, los ingenieros del MIT diseñaron un material para mejorar la fricción que podría usarse para cubrir la parte inferior de sus zapatos, dándoles un mejor agarre sobre el hielo y el hielo. Otras superficies resbaladizas.

Los investigadores confiaron en el kirigami, una variante del origami que implica cortar papel y doblarlo, para crear el nuevo recubrimiento. Las pruebas de laboratorio han demostrado que cuando las personas que usan zapatos recubiertos de kirigami caminan sobre una superficie helada, generan más fricción que los zapatos sin recubrimiento.

La incorporación de este recubrimiento en los zapatos podría ayudar a prevenir caídas peligrosas en el hielo y otras superficies peligrosas, especialmente en los ancianos, dijeron los investigadores.

"Gracias a este trabajo, nos propusimos asumir el desafío de prevenir caídas, especialmente en superficies resbaladizas y resbaladizas, y hemos desarrollado un sistema basado en kirigami que facilita una mayor fricción con una superficie", explica Giovanni Traverso, profesor asistente de mecánica del MIT. ingeniero, gastroenterólogo en Brigham and Women & # 39; s Hospital y profesor asistente en Harvard Medical School.

Traverso y Katia Bertoldi, profesora de mecánica aplicada en la Universidad de Harvard, son los principales autores del estudio, que aparece hoy en Ingeniería biomédica de la naturaleza.. El investigador del MIT Sahab Babaee es el autor principal del artículo, junto con Simo Pajovic, un estudiante graduado del MIT, y Ahmad Rafsanjani, un ex becario postdoctoral en la Universidad de Harvard.

Inspirado en el arte

Kirigami es una forma de arte que consiste en cortar patrones intrincados de hojas de papel y luego doblarlos para crear estructuras tridimensionales. Recientemente, algunos científicos han utilizado esta técnica para desarrollar nuevos materiales, como vendajes que se adhieren con mayor seguridad a las rodillas y otras articulaciones, y sensores que pueden usarse para cubrir la piel de los robots blandos y ayudarlos. orientate en el espacio.

En este caso, el equipo aplicó este enfoque para crear patrones complejos de picos en una lámina de plástico o metal. Estas sábanas, aplicadas a la suela de un zapato, permanecen planas cuando el usuario está de pie, pero las puntas se destacan durante el movimiento natural de caminar.

"La novedad de este tipo de superficie es que tenemos una transición de forma de una superficie de plano 2D a geometría 3D con agujas que sobresalen", dice Babaee. "Puede usar estos elementos para controlar la fricción, ya que las agujas puntiagudas pueden aparecer y salir dependiendo del estiramiento que aplique".

Los investigadores crearon y probaron varios modelos diferentes, incluidos patrones repetitivos de espigas en forma de cuadrados, triángulos o curvas. Para cada forma, también probaron diferentes tamaños y diseños, y cortaron los diseños de láminas de plástico y acero inoxidable. Para cada uno de los modelos, midieron la rigidez y el ángulo en el que salen las puntas cuando se estira el material.

También midieron la fricción generada por cada diseño en una variedad de superficies, incluyendo hielo, madera, pisos de vinilo y césped artificial. Descubrieron que todos los diseños aumentaban la fricción, con los mejores resultados producidos por un patrón de curvas cóncavas.

Luego, los investigadores utilizaron los recubrimientos de curva cóncava para realizar pruebas con voluntarios humanos. Adjuntaron los revestimientos a una variedad de tipos de zapatos, incluidas zapatillas de deporte y botas de invierno, y midieron la fricción producida cuando los sujetos cruzaron una placa de fuerza, un instrumento que mide las fuerzas ejercidas sobre el cubierto de tierra con un espesor de 1 pulgada de capa de hielo.

Descubrieron que con los revestimientos de kirigami unidos, la cantidad de fricción generada era de 20 a 35% mayor que la fricción generada solo por los zapatos.

Prevenir caídas

Actualmente, los investigadores están trabajando para determinar la mejor manera de unir e incorporar superficies de kirigami. Planean integrarlos en las suelas o concebirlos como un elemento separado que se pueda unir si es necesario. También están explorando la posibilidad de utilizar diferentes materiales, como un polímero de goma con una punta de acero reforzado.

Si bien la motivación original de los investigadores era evitar el deslizamiento en superficies heladas, esperan que este tipo de agarre de calzado también pueda ser útil en otros entornos, tales como ambientes de trabajo húmedos o aceitosos.

"Estamos buscando formas potenciales de comercializar el sistema, así como un mayor desarrollo del sistema a través de diferentes casos de uso", dice Traverso.

La investigación fue financiada por el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, la National Science Foundation en los Estados Unidos y la Swiss National Science Foundation.

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