Nieuwe schoenzool voorkomt uitglijden

Een nieuwe schoenzool ontworpen door ingenieurs van MIT moet voorkomen dat mensen uitglijden op ijzige en besneeuwde straten. De onderzoekers vonden voor de zool inspiratie bij Kirigami, een Japanse vouwkunst.

De onderzoekers keken naar kirigami, een variatie van origami dat zowel gaat om het snijden van papier als het vouwen ervan, waardoor een bepaalde coating ontstaat. Labonderzoeken tonen aan dat wanneer mensen met kirigami gecoate schoenen op een ijzig oppervlak liepen, ze meer frictie genereerden dan niet gecoate schoenen. Kortom, het toevoegen van deze coating in schoenen kan gevaarlijke valpartijen op gladde oppervlakken helpen voorkomen. “We zijn de uitdaging aangegaan om iets te bedenken wat de kans op valpartijen op gladde oppervlakken flink zou verminderen. We hebben een op kirigami gebaseerd systeem ontwikkeld dat zorgt voor meer frictie met de ondergrond”, zegt onderzoeker Gioavanni Traverso.

Kirigami

Kirigami is een kunstvorm waarbij ingewikkelde patronen in vellen papier worden geknipt waarna ze gevouwen worden om driedimensionale structuren aan te brengen. Onderzoekers hebben deze techniek recentelijk gebruikt om nieuwe materialen te ontwikkelen. Een voorbeeld zijn bandages die beter blijven plakken aan knieën en andere ledematen en sensoren die gebruikt kunnen worden om de ‘huid’ van zachte robots the beschermen en hen te helpen oriënteren in een ruimte.

In dit geval heeft het team deze benadering gebruikt om een patroon van stekels in een vel plastic of metaal te maken. Deze sheets, die worden bevestigd aan de zool van een schoen, blijven plat als de dragen rechtop staat, maar de stekels komen naar buiten tijdens het lopen. “De nieuwigheid van dit type oppervlakte is dat de vorm verandert van een 2D plat oppervlak naar een 3D geometrie waarbij nagels naar buiten komen. Deze elementen kun je gebruik om frictie te controleren.”

Verschillende varianten

De onderzoekers hebben verschillende ontwerpen, afmetingen en samenstellingen gemaakt en getest, zowel in plastic als roestvrij stalen zolen. Ze maten voor elke variant te stijfheid en de hoek waarin de spikes naar buiten komen als het materiaal wordt opgerekt. Daarnaast berekenden ze de frictie die door elk ontwerp en op verschillende oppervlakten werd gegenereerd. Ze ontdekten dat alle ontwerpen de frictie versterkten, maar het beste resultaat werd bereikt door het patroon van holle rondingen.

Vervolgens is de zool onder verschillende schoenen getest, zoals sneakers en winterlaarzen en lieten mensen ermee over een ijzig oppervlak lopen. Zo konden ze meten wat de frictie was. De schoen gaf door de coatings 20 tot 35 procent meer frictie met de ondergrond. De onderzoekers bekijken nu de mogelijkheid om de zool in een schoen te verwerken en als losse variant te maken en te verkopen.