Recubrimientos Inspirados en Kirigami Mejoran el Agarre del Calzado en Hielo y Superficies Resbaladizas

Inspirados en el kirigami, el arte japonés de cortar papel, los ingenieros han diseñado un material que aumenta la fricción y que podría utilizarse para recubrir las suelas de los zapatos, proporcionándoles un agarre más fuerte sobre hielo y otras superficies resbaladizas.

El kirigami, una variante del origami que implica cortar el papel además de doblarlo, se utilizó para crear el recubrimiento. Las pruebas de laboratorio demostraron que cuando personas con zapatos recubiertos de kirigami caminaban sobre una superficie helada, generaban más fricción que con zapatos sin recubrir. Incorporar este recubrimiento en el calzado podría ayudar a prevenir caídas peligrosas en hielo y otras superficies peligrosas.

Recientemente, algunos científicos han empleado el kirigami para desarrollar nuevos materiales, como apósitos que se adhieren de forma más segura a rodillas y otras articulaciones, así como sensores que pueden recubrir la piel de robots blandos y ayudarles a orientarse en el espacio. En este caso, el equipo aplicó este enfoque para crear patrones intrincados de púas en una lámina de plástico o metal. Estas láminas, aplicadas a la suela de un zapato, permanecen planas mientras el usuario está de pie, pero las púas emergen durante el movimiento natural de caminar.

Los investigadores crearon y probaron varios diseños diferentes, incluyendo patrones repetitivos de púas con forma de cuadrados, triángulos o curvas. Para cada forma, también probaron diferentes tamaños y disposiciones, y cortaron los patrones tanto en láminas de plástico como de acero inoxidable. Para cada diseño, midieron la rigidez y el ángulo en el que las púas emergen cuando el material se estira.

También midieron la fricción generada por cada diseño en una variedad de superficies, incluyendo hielo, madera, suelo de vinilo y césped artificial. Descubrieron que todos los diseños aumentaban la fricción, con los mejores resultados producidos por un patrón de curvas cóncavas. Luego utilizaron los recubrimientos de curvas cóncavas para pruebas con voluntarios humanos. Adhirieron los recubrimientos a varios tipos de calzado, incluyendo zapatillas deportivas y botas de invierno, y midieron la fricción producida cuando los sujetos caminaban sobre una placa de fuerza —un instrumento que mide las fuerzas ejercidas sobre el suelo— cubierta con una capa de hielo de 2,5 cm de espesor.

Descubrieron que con los recubrimientos de kirigami adheridos, la cantidad de fricción generada era un 20 a 35 por ciento mayor que la fricción generada por los zapatos solos.

Actualmente están trabajando en determinar la mejor forma de adherir e incorporar las superficies de kirigami. Están considerando incrustarlas en las suelas o diseñarlas como un elemento separado que pueda adherirse cuando sea necesario.