26 de março de 2021 Miguel Silva

Segundo pesquisa do MIT a forma e a textura do material são inspiradas na arte japonesa de recorte de papel que pode ajudar a prevenir quedas em condições de gelo ou superfícies escorregadias.

Inspirados na arte japonesa de corte de papel, os engenheiros do MIT desenvolveram um material de aumento de fricção que pode ser usado para revestir a sola dos sapatos, dando-lhes uma aderência mais forte no gelo e outras superfícies escorregadias.

Os pesquisadores utilizaram o kirigami, uma variação do origami que envolve cortar e dobrar papel, para criar o novo revestimento. Testes de laboratório mostraram que, quando as pessoas com sapatos revestidos de kirigami andavam em uma superfície gelada, geravam mais atrito do que sapatos sem o revestimento.

Imagem representando a técnica de textura (Coating) aplicada ao solado do sapato baseada na técnica Kirigami. Imagem extraída de: https://news.mit.edu

Incorporar este revestimento em sapatos pode ajudar a prevenir quedas perigosas no gelo e outras superfícies escorregadias, dizem os pesquisadores.

“Por meio desse trabalho, nos propusemos a enfrentar o desafio de prevenir quedas, especialmente em superfícies geladas e escorregadias, e desenvolvemos um sistema baseado em kirigami que facilita o aumento do atrito com uma superfície”, diz Giovanni Traverso, professor assistente do MIT de engenheira mecânica, gastroenterologista no Brigham and Women’s Hospital e professor assistente na Harvard Medical School.

Traverso e Katia Bertoldi, professora de mecânica aplicada da Universidade de Harvard, são os autores seniores do estudo, que aparece hoje na Nature Biomedical Engineering. O cientista pesquisador do MIT Sahab Babaee é o autor principal do artigo, junto com Simo Pajovic, um estudante de pós-graduação do MIT, e Ahmad Rafsanjani, um ex-pós-doutorado na Universidade de Harvard.

Imagem representando a técnica de textura (Coating) aplicada ao solado do sapato baseada na técnica Kirigami. Imagem extraída de: https://news.mit.edu

Kirigami é uma forma de arte que envolve o corte de padrões complexos em folhas de papel e, em seguida, dobra-se para criar estruturas tridimensionais. Recentemente, alguns cientistas usaram essa técnica para desenvolver novos materiais.

Nesse caso, a equipe aplicou essa abordagem para criar padrões intrincados de pontas em uma folha de plástico ou metal. Essas folhas, aplicadas na sola de um sapato, permanecem planas enquanto o usuário está de pé, mas as pontas saltam durante o movimento natural da caminhada.

“A novidade desse tipo de superfície é que temos uma transição na forma de uma superfície plana 2D para uma geometria 3D com agulhas que saem”, disse Babaee. “Você pode usar esses elementos para controlar o atrito porque as agulhas afiadas podem entrar e sair com base no alongamento que você aplica.”

Os pesquisadores criaram e testaram vários designs diferentes, incluindo padrões repetidos de pontas em forma de quadrados, triângulos ou curvas. Para cada formato, eles também testaram diferentes tamanhos e arranjos, e cortaram os padrões em folhas de plástico e aço inoxidável. Para cada um dos projetos, eles mediram a rigidez e o ângulo em que as pontas saltam quando o material é esticado.

Eles também mediram o atrito gerado por cada projeto em uma variedade de superfícies, incluindo gelo, madeira, piso de vinil e grama artificial. Eles descobriram que todos os projetos aumentavam o atrito, com os melhores resultados produzidos por um padrão de curvas côncavas.

Os pesquisadores então usaram os revestimentos de curvas côncavas para testes com voluntários humanos. Eles anexaram os revestimentos a uma variedade de tipos de calçados, incluindo tênis e botas de inverno, e mediram o atrito produzido quando os sujeitos caminharam sobre uma plataforma de força – um instrumento que mede as forças exercidas no solo – coberta com uma camada de gelo.

Eles descobriram que, com os revestimentos kirigami colocados, a quantidade de atrito gerado era de 20 a 35 por cento maior do que o atrito gerado apenas pelos sapatos.

Prevenindo quedas

Os pesquisadores agora estão trabalhando para determinar a melhor maneira de anexar e incorporar as superfícies de kirigami. Eles estão considerando incorporá-los nas solas ou projetá-los como um elemento separado que pode ser anexado quando necessário.

Eles também estão explorando a possibilidade de usar diferentes materiais, como um polímero semelhante à borracha com uma ponta de aço reforçada.

Embora a motivação original dos pesquisadores fosse evitar escorregões em superfícies geladas, eles esperam que esse tipo de aderência de sapato também possa ser útil em outros ambientes, como ambientes de trabalho úmidos ou oleosos.

“Estamos procurando rotas potenciais para comercializar o sistema, bem como o desenvolvimento do sistema por meio de diferentes casos de uso”, afirma Traverso.

A pesquisa foi financiada pelo Departamento de Engenharia Mecânica do MIT, pela U.S. National Science Foundation e pela Swiss National Science Foundation.

Fonte: Site MIT.

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