Японското киригами вдъхнови нови нехлъзгащи се обувки
Всеки, захванал се с японското изкуство за рязане и сгъване на хартия, или киригами, може да създаде ефектно изглеждащи 3D структури. Но сега учените са започнали да използват техниката по съвсем тривиална причина - създаването на нехлъзгащи се обувки.
Напоследък някои учени използват тази техника за разработване на нови материали като превръзки, които се придържат по-сигурно към коленете и други стави, и сензори, които могат да се използват за покриване на телата на меки роботи, за да им помогнат да се ориентират в пространството.
Учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) са създали подметка, вдъхновена от киригами, от чиято повърхност изскачат малки шипове, докато обувката е огъната по време на ходене. Екипът открива, че шиповете подобряват сцеплението, което може да помогне за предотвратяване на потенциално фатални падания.
Д-р Джовани Траверсо от MIT казва за "Гардиън", че киригами-системата черпи вдъхновение от функции за усилване на триенето, наблюдавани в природата, като полуприбиращите се нокти на гепардите, които им помагат да преследват плячката си, или люспите на змиите, които могат да се наместват, за да подпомогнат плъзгането по земята.
"Това са динамични, а не статични структури", каза Траверсо. "Ходенето е динамичен процес, затова искахме да разработим система, която също е динамична и да реагира на движението... Паданията са основна причина за наранявания при възрастните и втората водеща причина за смърт, свързана с работата. Ако можем да контролираме и увеличим триенето между нас и земята, бихме могли да намалим риска от тези видове падания, които не само костват животи, но и милиарди долари медицински сметки всяка година."
Изледването, публикувано в списанието Nature Biomedical Engineering, описва как са прилагани техниките на киригами върху тънки листове от неръждаема стомана с помощта на лазерен резач. След серия симулации, екипът е избрал три различни модела: полукръгли срезове, триъгълни разрези, и разрези, оформени като извити тръни.
Това, което се опитваме да направим, е да увеличим или да добавим към съществуващи системи като гумени подметки, за да има по-добро сцепление върху хлъзгави повърхности, независимо дали става дума за лед или мазни повърхности.
Екипът тества трите модела върху различни повърхности, включително лед, винил и твърда дървесина, като открива, че при всички материали различните киригами-подметки увеличават триенето, когато бъдат огънати, в сравнение с подметка от гладка неръждаема стомана. Шарката, наподобяваща извити тръни, е показала най-добро представяне върху лед.
Парчета от тръноподобната подметка са били фиксирани към предната половина на обикновени обувки с гумена подметка, които са били използвани от участниците в практически тест. Докато е в покой, повърхността на подметката остана равна. При огъването на подметката - когато носещият повдигне петата си в нормалния процес на ходене - множество "трънчета" изскачат от предната част на подметката, което допълнително увеличава триенето.
При тестовете устройството не само тежи по-малко и е по-лесно да се използва в сравнение с подобни системи на пазара, но създава и по-голямо триене.
Д-р Сахаб Бабае, водещ автор на изследването, заяви, че системата предлага около 20-35% по-високо триене в сравнение с обувки или ботуши с антихлъзгащи се елементи на ходилото. "Добавяйки към тези елементи новата киригами сестема, очакваме да наблюдаваме по-нататъшно усилване на триенето, над 35%", каза той.
Катя Бертолди, професор по приложна механика в MIT, споделя пред "Гардиън", че подходът е прост, но ефективен. "Правите няколко разреза по определен начин и получавате това поведение на материала, което е толкова просто, но може да има широка употреба и да помага на хората. Тези леки киригами метаповърхности биха могли да играят важна роля в общественото здравеопазване за намаляване на хлъзгането и падането в редица различни среди. Те биха могли да бъдат използвани и за подобряване на мобилността на роботи, които един ден могат да пътуват през трудна среда в мисии за търсене и спасяване на хора."
В момента екипът работи върху практическото приложение на киригами системата, която според тях може да довече да съвсем нов тип обувки. Те също изследват възможността за използване на различни материали, като например каучуков полимер с подсилен стоманен накрайник.
"Това може да бъде или лепенка, или би могло да бъде вградено директно в подметката", каза Траверсо. "Надяваме се, че системата ще бъде достъпна на пазара съвсем скоро."