Die meisten von uns waren schon einmal dort. Wenn Sie auf einer rutschigen Oberfläche gehen, geben Ihre Beine nach, Sie fallen um und Sie liegen ausgestreckt auf dem Boden und sehen aus wie Bambi auf Eis, während Ihre Freunde lachend über sich selbst fallen.
Zum Glück hat eine Gruppe von Ingenieuren am MIT ihre Köpfe zusammengesetzt, um eine Lösung für unsere Probleme zu finden.
VERBINDUNG: ORIGAMI-INSPIRIERTE UNTERBROCHENE MASCHINEN KÖNNEN ZUKUNFT DER WEICHEN ROBOTIKER SEIN
Inspiriert von der japanischen Papierschneidekunst von Kirigami eine Variation von Origami, MIT-Ingenieure haben ein reibungssteigerndes Material entwickelt, mit dem die Unterseite von Schuhen beschichtet werden kann, um sie auf rutschigen Oberflächen, einschließlich Eis, festzuhalten.
Japanische Kunst inspiriert wissenschaftliche Forschung
Im Gegensatz zu Origami umfasst die japanische Kirigami-Kunst sowohl das Schneiden als auch das Falten. Das Forscherteam hat darauf zurückgegriffen, um eine beeindruckende Schuhbeschichtung zu erstellen, die sich öffnet, wenn ein Träger seinen Fuß auf eine Oberfläche stellt und eine stachelige Oberfläche erzeugt.
Nach einer Reihe von Labortests stellten die Forscher fest, dass Menschen, die diese mit Kirigami beschichteten Schuhe tragen, auf einer eisigen Oberfläche laufen, stabiler laufen können, da ihre Schuhe mehr Reibung erzeugen als unbeschichtete Versionen.
Die Forscher sagen, dass diese Schuhe nicht nur das gelegentliche peinliche Manöver von Gesichtspflanzen unter Freunden verhindern, sondern auch eine wichtige Rolle bei der Unterstützung älterer Menschen spielen können, da sie anfälliger für Stürze sind und schwere Verletzungen verursachen.
„Mit dieser Arbeit haben wir uns der Herausforderung gestellt, Stürze zu verhindern, insbesondere auf eisigen, rutschigen Oberflächen, und ein System auf Kirigami-Basis entwickelt, das eine Erhöhung der Reibung mit einer Oberfläche ermöglicht“, so Giovanni Traverso, Assistenzprofessor am MITdes Maschinenbaus erzählt MIT News .
Traverso ist zusammen mit Katia Bertoldi, Professorin für angewandte Mechanik an der Harvard University, eine der führenden Autoren der Studie, die heute in veröffentlicht wird. Naturbiomedizintechnik Der MIT-Forschungswissenschaftler Sahab Babaee ist der Hauptautor des Papiers.
Kirigami hat eine Geschichte mit der Wissenschaft
Dies ist nicht das erste Mal, dass die Künste von Kirigami und Origami von Wissenschaftlern als Muse verwendet werden: Origami-inspirierte, nicht angebundene Soft-Robotics-Maschinen wurden kürzlich von Wissenschaftlern von Caltech vorgestellt; MIT-Wissenschaftler haben kürzlich auch Kirigami-inspiriert vorgestellt Bandagen die auch sicher auf der Haut haften Sensoren das kann weichen Robotern helfen, sich im Weltraum zu orientieren; Harvard-Forscher erstellt eine von Schlangen und Kirigami inspirierte Roboter.
Bei den Kirigami-Schuhen des MIT hat die Papierschneidetechnik den Forschern geholfen, eine Beschichtung zu erstellen, die flach bleibt, während eine Person stillsteht, sich aber während der natürlichen Fußbewegung zu kleinen Stacheln öffnet. Das verwendete komplizierte Muster kann angewendet werdenein dünnes Blech aus Metall oder Kunststoff.
„Das Neue an dieser Art von Oberfläche ist, dass wir einen Formübergang von einer flachen 2D-Oberfläche zu einer 3D-Geometrie mit herauskommenden Nadeln haben“, sagt Babaee. „Sie können diese Elemente verwenden, um die Reibung zu kontrollieren, da die Nadeln scharf sindkann basierend auf der Dehnung, die Sie anwenden, ein- und aussteigen. ”
Die Forscher testeten die Reibung, die durch eine Vielzahl von Mustern auf verschiedenen Oberflächen erzeugt wird. einschließlich Eis, Holz, Vinylböden und Kunstrasen. Sie stellten fest, dass alle Designs die Reibung erhöhten, obwohl das beste Ergebnis aus einem Muster konkaver Kurven resultierte.
Unter Verwendung einer Kraftplatte, einem Instrument, das die auf den Boden ausgeübten Kräfte misst, testete das Team dann Freiwillige mit den Schuhen und stellte fest, dass die erzeugte Reibung 20 bis 35 Prozent höher war als die von normalen Schuhen erzeugte Reibung.
Verletzungen und Stürze verhindern
As MIT News Berichten zufolge überlegen die Wissenschaftler nun, ob sie Schuhe entwerfen sollen, in denen die Beschichtung bereits eingearbeitet ist, oder ob ein dünnes Blatt erstellt werden soll, das bei Bedarf aufgetragen werden kann.
Die Forscher sagen, dass die Beschichtung sowohl älteren Menschen als auch Menschen helfen könnte, die auf rutschigen Oberflächen wie nassen oder öligen Umgebungen arbeiten.
„Wir prüfen mögliche Wege zur Kommerzialisierung des Systems sowie zur Weiterentwicklung des Systems durch verschiedene Anwendungsfälle“, sagt Traverso.
Wenn Sie auf Ihr Gesicht fallen und der Hintern der Witze Ihrer Freunde sind, könnte dies der Vergangenheit angehören. Noch wichtiger ist, dass diese clevere Technologie dazu beitragen kann, Unfälle für ältere Menschen sowie für Menschen, die in gefährlichen Umgebungen arbeiten, zu verhindern.