受日本剪纸艺术的启发，麻省理工学院的工程师们设计了一种摩擦增强材料，这种材料可以覆盖在你的鞋子底部，使鞋子对冰和其他光滑表面有更强的抓地力。

 

研究人员利用kirigami来创造新的涂层。kirigami是折纸术的一种变体， 杏耀介绍 ，杏耀开帐号它包括切割和折叠纸张。实验室测试表明，当人们穿着涂有克里加米的鞋子在结冰的表面行走时，他们产生的摩擦力比未涂有克里加米的鞋子要大。

 

研究人员说，把这种涂料融入鞋子可以帮助防止在冰上和其他危险表面上的危险摔倒，尤其是老年人。

 

“通过这项工作我们着手解决防止下降的挑战,特别是在结冰的,光滑的表面和发达kirigami-based系统促进增长与表面摩擦,“乔凡尼Traverso说一个麻省理工学院的机械工程助理教授,布莱根妇女医院胃肠病学家,哈佛医学院的助理教授。

 

Traverso和哈佛大学应用力学教授Katia Bertoldi是这项研究的高级作者，该研究发表在今天的《自然生物医学工程》上。麻省理工学院的研究科学家Sahab Babaee是这篇论文的主要作者，另外还有麻省理工学院的研究生Simo Pajovic和哈佛大学的前博士后Ahmad Rafsanjani。

 

灵感来自于艺术

 

Kirigami是一种艺术形式，将复杂的图案切割成一张纸，然后折叠成三维结构。最近，一些科学家利用这种技术开发了一些新材料，比如可以更安全地粘在膝盖和其他关节上的绷带，以及可以用于覆盖软机器人皮肤并帮助它们在太空中定位的传感器。

 

在这种情况下，团队应用这种方法在一张塑料或金属板上创建了复杂的尖刺图案。这些被套在鞋底上的鞋垫，在穿着者站立时保持扁平，但在行走的自然过程中，鞋尖就会凸出来。

 

Babaee说:“这种表面类型的新奇之处在于，我们有了一个从2D平面到3D几何图形的形状转换。”“你可以使用这些元素来控制摩擦，因为根据你的拉伸程度，尖锐的针可以刺进和刺出。”

 

研究人员设计并测试了几种不同的设计，包括正方形、三角形或曲线形状的尖刺的重复图案。对于每一种形状，他们还测试了不同的尺寸和排列，然后他们将图案切割成塑料板和不锈钢板。对于每一种设计，他们都测量了材料拉伸时的刚度和尖刺伸出的角度。

 

他们还测量了每种设计在各种表面上产生的摩擦，包括冰、木材、乙烯基地板和人造草坪。他们发现，所有的设计都促进了摩擦，以凹面曲线的模式产生最佳效果。

 

研究人员随后在志愿者身上使用了这种凹曲线涂层。他们将涂层粘在各种各样的鞋子上，包括运动鞋和冬靴，并测量受试者走过一个测力板时产生的摩擦力。测力板是一种测量施加在地面上的力的仪器，上面覆盖着一层1英寸厚的冰。

 

他们发现，涂上基里加米涂层后，产生的摩擦量比只穿鞋产生的摩擦量高出20%到35%。

 

预防跌倒

 

研究人员现在正致力于确定连接和融合kirigami表面的最佳方式。他们正在考虑将其嵌入鞋底或设计成一个单独的元素，可以在需要时附加。他们还在探索使用不同材料的可能性，比如一种带加固钢头的橡胶状聚合物。

 

尽管研究人员最初的动机是为了防止在结冰的表面打滑，杏耀注册帐号但他们希望这种鞋的抓地力也能在其他环境中发挥作用，比如潮湿或油性的工作环境。

 

Traverso说:“我们正在寻找将该系统商业化的潜在途径，以及通过不同的用例进一步开发该系统。”