Nova sola de sapato à base de kirigami pode ajudar a mitigar os riscos de escorregões e quedas

Perder o equilíbrio e cair não acontece apenas durante os invernos gelados de Boston. A resistência ao deslizamento de seus sapatos pode determinar o quão bem você anda em superfícies diferentes sem perder o equilíbrio. Os apertos dos sapatos aumentam o atrito ao se envolverem com a superfície de caminhada, ajudando a aumentar a estabilidade. Em um estudo publicado recentemente, investigadores do Brigham and Women's Hospital e do Massachusetts Institute of Technology (MIT) apresentaram uma pegada de sapato bioinspirada com base em kirigami, a arte japonesa de corte de papel. Kirigami pode ser usado para criar superfícies altamente flexíveis que se dobram de uma folha plana a uma superfície texturizada tridimensional.

A nova sola de sapato à base de kirigami tem como objetivo reduzir os riscos de escorregões e quedas, ajustando-se à medida que uma pessoa caminha, aumentando o atrito com pontas de pop-up conforme necessário. No Nature Biomedical Engineering , a equipe relata os resultados dos testes de fricção em uma variedade de superfícies, incluindo gelo, descobrindo que as solas dos sapatos kirigami aumentaram o atrito com o solo para obter uma melhor aderência em superfícies escorregadias.

O que desenvolvemos é uma sola de sapato dinâmica que pode lhe dar aderência quando você precisa, que é quando você está realmente andando e se movendo. O segredo é que ele é dinâmico e tem a capacidade de ajustar o atrito conforme você dá um passo. As soluções atuais, como travas, têm picos que estão sempre presentes, portanto, uma pegada de sapato dinâmica que pudesse se ajustar com o movimento seria a maneira mais ideal de mitigar a queda. "

Giovanni Traverso, MB, BChir, PhD, co-autor correspondente, gastroenterologista e engenheiro biomédico na Divisão de Gastroenterologia do Brigham e do MIT

Para aprender mais sobre as formas dinâmicas de modular o atrito, os pesquisadores buscaram inspiração na natureza, examinar como os animais têm escamas ou garras que aumentam seletivamente o atrito em certas situações. Eles reconheceram que, ao aplicar mudanças na forma da sola, eles poderiam controlar o surgimento das pontas e modular o atrito com a superfície devido à flexibilidade, natureza de flambagem de kirigami. Para identificar o conjunto de formas que melhor realizaria isso, a equipe modelou o desempenho de cada forma em como ela apareceu sob certas tensões.

Os remendos de kirigami induzidos por flambagem foram construídos com aço e presos às solas dos sapatos, permitindo o ajuste dinâmico das propriedades de fricção da superfície de passeio. Traverso e seus colegas testaram as solas criando versões planas ou salientes e mediram o atrito em diferentes superfícies, incluindo gelo, vinil e madeira dura para identificar a conformação ideal. Inicialmente, eles testaram os designs pop-up na forma de uma folha que foi arrastada por diferentes superfícies. Em seguida, a equipe testou os designs em três sujeitos humanos, colocando as folhas nas solas dos sapatos e fazendo os sujeitos caminharem sobre um bloco de gelo que foi colocado em uma superfície que mediu a quantidade de força. Fazendo com que os sujeitos caminhem no gelo com e sem as solas, a equipe poderia ter uma noção da mecânica por trás do design.

Os resultados mostraram que as alças de sapato kirigami foram capazes de aumentar as propriedades de fricção entre as solas e a superfície de caminhada, mitigando escorregões e quedas. A equipe relata que o uso da pegada do sapato kirigami pode atingir um atrito maior do que o observado com botas de inverno padrão em duas a três vezes. Embora os projetos iniciais tenham sido construídos com aço inoxidável para prova de conceito, os pesquisadores agora estão aplicando o conceito a outros materiais que são mais comumente usados ​​hoje. Eles também estão se concentrando na criação de protótipos onde a alça já está embutida no sapato, ao invés de ser adicionada.

"Agora estamos trabalhando para aplicar e incorporar as alças em diferentes calçados, "disse Traverso." Os punhos podem ser úteis na indústria de calçados esportivos, em sapatos padrão usados ​​nas configurações do dia-a-dia, e em situações de saúde ocupacional onde pode haver um risco aumentado de escorregamento. "

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