Revêtements inspirés du kirigami : une adhérence accrue sur la glace et les surfaces glissantes

Inspirés par le kirigami, l'art japonais du découpage de papier, des ingénieurs ont conçu un matériau augmentant la friction, applicable sous les semelles de chaussures pour offrir une meilleure adhérence sur la glace et autres surfaces glissantes.

Le kirigami, variante de l'origami qui consiste à couper le papier en plus de le plier, a servi à créer ce revêtement. Des tests en laboratoire ont montré que des personnes portant des chaussures revêtues de kirigami généraient plus de friction sur une surface glacée que celles avec des chaussures non revêtues. L'intégration de ce revêtement dans les chaussures pourrait prévenir les chutes dangereuses sur la glace et autres surfaces périlleuses.

Des scientifiques ont récemment utilisé le kirigami pour développer de nouveaux matériaux, tels que des bandages adhérant mieux aux genoux et autres articulations, ou des capteurs pour recouvrir la peau de robots souples et les aider à s'orienter dans l'espace. Ici, l'équipe a appliqué cette approche pour créer des motifs complexes de pointes dans une feuille de plastique ou de métal. Ces feuilles, appliquées sur la semelle d'une chaussure, restent plates lorsque le porteur est immobile, mais les pointes se déploient lors du mouvement naturel de la marche.

Les chercheurs ont créé et testé plusieurs designs, notamment des motifs répétés de pointes carrées, triangulaires ou courbes. Pour chaque forme, ils ont testé différentes tailles et arrangements, et découpé les motifs dans des feuilles de plastique et d'acier inoxydable. Pour chaque design, ils ont mesuré la rigidité et l'angle de déploiement des pointes sous étirement.

Ils ont également mesuré la friction générée par chaque design sur diverses surfaces : glace, bois, sol vinyle et gazon artificiel. Tous les designs ont augmenté la friction, les meilleurs résultats provenant d'un motif de courbes concaves. Ils ont ensuite utilisé ces revêtements à courbes concaves pour des tests avec des volontaires humains. Les revêtements ont été fixés sur divers types de chaussures, baskets et bottes d'hiver, et la friction a été mesurée lorsque les sujets marchaient sur une plaque de force — un instrument mesurant les forces exercées au sol — recouverte d'une couche de glace de 2,5 cm d'épaisseur.

Avec les revêtements kirigami, la friction générée était de 20 à 35 % supérieure à celle des chaussures seules.

L'équipe travaille maintenant sur la meilleure façon d'attacher et d'intégrer ces surfaces kirigami : soit en les incorporant directement dans les semelles, soit en les conçant comme des éléments amovibles à fixer au besoin.