Neue Schuhsohle auf Kirigami-Basis könnte dazu beitragen, das Risiko von Ausrutschen und Stürzen zu verringern

Das Gleichgewicht zu verlieren und zu fallen passiert nicht nur während der eisigen Winter in Boston. Die Rutschfestigkeit Ihrer Schuhe kann bestimmen, wie gut Sie auf verschiedenen Untergründen gehen, ohne das Gleichgewicht zu verlieren. Schuhgriffe erhöhen die Reibung durch Eingriff mit der Lauffläche, helfen, die Stabilität zu erhöhen. In einer kürzlich veröffentlichten Studie Forscher des Brigham and Women's Hospital und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) präsentierten einen bioinspirierten unterstützenden Schuhgriff auf Basis von Kirigami, die japanische Kunst des Papierschneidens. Kirigami kann verwendet werden, um hochflexible Oberflächen zu schaffen, die sich von einer flachen Platte zu einer dreidimensionalen strukturierten Oberfläche wölben.

Die neue Schuhsohle auf Kirigami-Basis soll die Rutsch- und Sturzgefahr durch Anpassung an die Schritte einer Person verringern. Erhöhen Sie die Reibung bei Bedarf mit Pop-up-Spikes. In Natur Biomedizinische Technik , das Team berichtet über die Ergebnisse von Reibungstests auf verschiedenen Oberflächen, einschließlich Eis, festgestellt, dass die Kirigami-Schuhsohlen die Reibung mit dem Boden erhöhen, um einen besseren Halt auf rutschigen Oberflächen zu erhalten.

Was wir entwickelt haben, ist eine dynamische Schuhsohle, die Ihnen Halt gibt, wenn Sie es brauchen. Das ist, wenn Sie tatsächlich gehen und sich bewegen. Der Schlüssel ist, dass es dynamisch ist und die Reibungskraft bei jedem Schritt anpassen kann. Aktuelle Lösungen wie Stollen haben Spikes, die immer vorhanden sind, Daher wäre ein dynamischer Schuhgriff, der sich der Bewegung anpassen könnte, ein idealer Weg, um Stürze zu mildern."

Giovanni Traverso, MB, BChir, Doktortitel, Co-korrespondierender Autor, Gastroenterologe und biomedizinischer Ingenieur in der Abteilung für Gastroenterologie am Brigham und MIT

Um mehr über dynamische Möglichkeiten der Reibungsmodulation zu erfahren, die Forscher suchten Inspiration in der Natur, untersuchen, wie Tiere Schuppen oder Klauen haben, die in bestimmten Situationen die Reibung selektiv erhöhen. Sie erkannten, dass durch die Änderung der Sohlenform sie konnten das Aufspringen der Spikes kontrollieren und die Reibung mit der Oberfläche aufgrund der flexiblen, Knicknatur von Kirigami. Um den Satz von Formen zu identifizieren, der dies am besten erreichen würde, Das Team modellierte die Leistung jeder Form danach, wie sie unter bestimmten Belastungen auftauchte.

Die durch Knicken verursachten Kirigami-Patches wurden aus Stahl hergestellt und an Schuhsohlen befestigt. ermöglicht die dynamische Abstimmung der Reibungseigenschaften der Lauffläche. Traverso und Kollegen testeten die Sohlen, indem sie flache oder hochgeklappte Versionen entwickelten, und maßen die Reibung auf verschiedenen Oberflächen, einschließlich Eis, Vinyl und Hartholz, um die optimale Form zu ermitteln. Sie testeten die Pop-up-Designs zunächst in Form eines Blatts, das über verschiedene Oberflächen gezogen wurde. Dann testete das Team die Designs an drei menschlichen Probanden, indem es die Laken auf Schuhsohlen legte und die Probanden auf einem Eisblock laufen ließ, der auf einer Oberfläche platziert wurde, die die Kraft maß. Indem die Probanden sowohl mit als auch ohne Sohlen auf dem Eis laufen, das Team konnte einen Eindruck von der Mechanik hinter dem Design bekommen.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Kirigami-Schuhgriffe die Reibungseigenschaften zwischen Sohle und Lauffläche verbessern konnten. Abschwächung von Rutschen und Stürzen. Das Team berichtet, dass durch die Verwendung des Kirigami-Schuhgriffs eine um das Zwei- bis Dreifache höhere Reibung erreicht werden könnte als bei Standard-Winterstiefeln. Obwohl die ersten Entwürfe aus Edelstahl für den Machbarkeitsnachweis konstruiert wurden, die Forscher wenden das Konzept nun auch auf andere heute häufiger verwendete Materialien an. Sie konzentrieren sich auch darauf, Prototypen zu erstellen, bei denen der Grip bereits in den Schuh integriert ist und nicht hinzugefügt wird.

"Wir arbeiten jetzt daran, die Griffe in verschiedenen Schuhen anzubringen und zu integrieren, " sagte Traverso. "Die Griffe könnten in der Sportschuhindustrie nützlich sein, in Standardschuhen, die im Alltag verwendet werden, und in arbeitsmedizinischen Situationen, in denen ein erhöhtes Rutschrisiko bestehen könnte."

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