本文来自微信公众号:X-MOLNews

去年,“炒鞋”一词持续升温,有些原价几千元的限量款球鞋,在网上转手之后甚至可以卖到数万元。鞋,这种生活必需品,仿佛迅速变成了一款金融产品。网上竟然还出现了炒鞋K线图,真是又一出的人间迷惑行为。


小希对“炒鞋”一向是嗤之以鼻的,原因很简单——咱那点补助,“炒鞋”连入门都不够啊……鞋,穿着舒服不就行了?

除了脚感、保暖与保护性等之外,鞋还有另一个重要的指标——防滑。可别忽视鞋底的摩擦力,滑倒带来的可不仅仅是尴尬,每年都有大量的人因为滑倒导致不同程度的受伤,从而影响正常生活。据统计,滑倒摔伤已成为老年人死亡的主要原因之一,也是职业相关死亡的第二大“罪魁祸首”。如果在行走时,能够合理控制脚底与地面之间的摩擦力,就可以减少摔倒的风险。



自然界中,动物行动的方式千姿百态,一些物种还进化出特殊的结构,比如猎豹和啄牛鸟的爪子、蛇类的鳞片。在一定情况下,可以有选择性地增加摩擦力,牢牢地抓住物体或地面。


受此启发,研究者借鉴了剪纸艺术,开发出一种类似“蛇鳞”的防滑鞋底结构。当穿着此鞋的人保持静止不动时,不会带来任何影响;而在行走过程中,鞋底弯曲激发起“鞋钉”凸起,可以有效增加摩擦性能,降低穿着者滑倒的风险。



鞋底材料由厚度为0.051mm钢材料制成,杨氏模量193GPa。研究者设计了下图a中三种不同式样的“鞋钉”,随后分别在冰面、塑料表面和硬木表面进行测试,普通三角型“鞋钉”的效果一般,而凹型“鞋钉”表现出最高的摩擦增强。其中冰面上的效果最为显著,相比于未加装防滑的鞋底,静摩擦系数增加了7倍,动摩擦系数增加了14倍。


与此同时,“鞋钉”的排布方式也至关重要。研究者测试了五种不同的凹型“鞋钉”排布方式,在冰面实验中,均呈现出不同程度的摩擦力增强,平均静摩擦系数增加5倍,动摩擦系数增加15倍。

仿生鞋底少不了真人实验,由于每个人的步态略有差异,研究者寻找到三位重量均为~750N的志愿者进行测试。他们穿着仿生鞋和其他市售的带有各种防滑花纹的鞋(如雪地靴、运动鞋、休闲鞋和凉鞋)在冰面上行走。结果表明仿生鞋可以有效地增强摩擦,摩擦系数是商品鞋底的两倍。

“这种表面的新颖之处在于,利用剪纸艺术实现了从二维平面到带鞋钉的三维结构的切换”,论文一作SahabBabaee说。“通过这项工作,我们着手解决了滑倒的难题,特别是在结冰、光滑的平面上”,GiovanniTraverso说,“我们正在寻找商业化的途径”。除了结冰的路面,这种仿生鞋底对于在潮湿或油腻的环境中工作的人员,也能起到防滑防摔的作用。[2]

PS:这种防滑鞋如果能上市,不会被“炒鞋客”盯上吧……

Bioinspiredkirigamimetasurfacesasassistiveshoegrips

SahabBabaee,SimoPajovic,AhmadRafsanjani,YichaoShi,KatiaBertoldiGiovanniTraverso

,2020,DOI:10.1038/s4-3

参考文献:

1.警惕“炒鞋”热潮防范金融风险。CCTV-13[新闻直播间]

2.Coatingsforshoebottomscouldimprovetractiononslicksurfaces

(本文由小希供稿)