這種冬季防滑鞋的鞋底是由內(nèi)嵌成千上萬的玻璃纖維絲的橡膠塑料制成，纖維絲暴露于橡膠表面就像一顆顆微小的釘子可以攫住冰面。
研究組測(cè)試該復(fù)合材料制成的防滑鞋，讓實(shí)驗(yàn)志愿者穿上鞋子行走在冰面覆蓋的傾斜地板上。該傾斜地板是“Winterlab/冬季實(shí)驗(yàn)室” (左圖)的一部分，那是一個(gè)獨(dú)立可傾斜的實(shí)驗(yàn)空間，是多倫多康復(fù)所挑戰(zhàn)環(huán)境測(cè)試評(píng)估實(shí)驗(yàn)室的一部分 。
加拿大科學(xué)家研發(fā)了一種價(jià)廉有效的方法將玻璃纖維埋入彈力橡膠中，該新型材料可用來制成冬天的防滑鞋。
2015年3月17日華盛頓—在今年的二月，暴風(fēng)雪在美國(guó)東海岸和其他地區(qū)創(chuàng)下紀(jì)錄，所到之處使公路，人行道冰雪覆蓋，隱患重重。最近加拿大科學(xué)家研發(fā)了一些新方法可用來大規(guī)模生產(chǎn)防滑材料，這種材料有助于行人在雪后的冰面安全步行。
該材料是由玻璃纖維埋入柔韌的彈力橡膠中制成，有望在將來的某天用來制作冬季防滑鞋底。 研究者們將制作過程發(fā)表在美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)出版的《應(yīng)用物理快報(bào)》中。
研究者們?cè)谝粋€(gè)新型封閉實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試了該材料。實(shí)驗(yàn)室的地板被覆蓋上冰雪，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室可被吊起在空中，傾斜成一定角度，實(shí)驗(yàn)志愿者穿上用這種材料制成的鞋子在地板上行走，研究者們將實(shí)驗(yàn)室的角度不斷傾斜直到志愿者的鞋子開始打滑。(該實(shí)驗(yàn)室配有氣墊墻和安全帶用以避免可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)跌倒和受傷)。
“我想每個(gè)曾在冬天冰面上跌倒過的人都會(huì)知道那是一種怎樣痛苦的體驗(yàn)，” 多倫多康復(fù)所的博士后研究員Reza Rizvi這樣說，他一直在研發(fā)能夠在冰面上更好防滑的材料。“想想看因?yàn)榛苟斐傻墓钦刍蛘邭埣病@些都是冰面覆蓋的人行道和馬路上所存在的隱患，這樣的跌跤有可能改變?nèi)说囊簧?。尤其?duì)于老年人來說， 在冰面滑倒所造成的髖骨折可以是致命的?！?/p>
該研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者多倫多康復(fù)所的Tilak Dutta 指出滑倒也只是危害之一?！巴瑯訃?yán)重的危害是，許多老年人因?yàn)楹ε露斓苟x擇長(zhǎng)時(shí)間呆在室內(nèi)。缺乏運(yùn)動(dòng)和封閉會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生更大的危害。因此我們需要給老年人研制一種更好的防滑鞋，好讓他們?cè)诙炜梢苑判耐獬觯ＷC正常的活動(dòng)頻率。”
冰面是非常危險(xiǎn)的，Rizvi說，當(dāng)溫度接近零攝氏度時(shí)，冰表面的液態(tài)水會(huì)很容易形成一種薄滑層。而高花紋底的鞋子可以穿過冰表面的薄滑層攫住固態(tài)的冰，從而使鞋子具有更好的防滑能力，Rizvi說。但花紋底也存在一定的危險(xiǎn)性，比如當(dāng)鞋子的紋路卡在冰里無法拔出。 另外，高花紋底的鞋子在堅(jiān)硬潮濕的大理石或者瓷磚表面是很易滑的，因此需要研發(fā)一種更好的材料用來制作冬季的防滑鞋，研究人員說。
把橡膠轉(zhuǎn)化成砂紙
Rizvi和他的同事，包括來自多倫多大學(xué)智能材料與適應(yīng)性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的Hani Naguib，共同研究出了一種方法，生產(chǎn)出的橡膠可以微觀地“攫住”冰面。
該材料是由一種叫做熱塑性聚氨酯的橡膠塑料制成，成千上萬的玻璃纖維被埋入其中伸展到橡膠外如一個(gè)個(gè)微小的釘子，使橡膠有如細(xì)砂紙般的感覺。
該材料看似普通的橡膠，亦可拉伸變形，Rizvi說。在干燥的表面，如大鋪地磚上，該材料的功能如普通橡膠一樣。但是在冰面上，這種混合了玻璃纖維的橡膠則展示出明顯優(yōu)于普通橡膠的防滑能力。
“據(jù)觀察，這種復(fù)合材料的摩擦系數(shù)可用來減少人行道的滑倒事件，”Rizvi說。“將這種材料用于我們的日常生活可減少冬季因滑倒而造成的受傷?！?/p>
現(xiàn)有的制作這種材料的方法是將玻璃纖維平行地?cái)D壓進(jìn)橡膠板，然后重新切割定向使得玻璃纖維暴露出橡膠表面如同針墊上的突出的針。
“制作這種高摩擦系數(shù)的混合材料并不昂貴，但是切割和重新定向的過程不是那么容易擴(kuò)展的，”Rizvi說。研究組已經(jīng)找到一種使生產(chǎn)過程自動(dòng)化的方法以便大規(guī)模價(jià)廉地生產(chǎn)這種材料。
研究組強(qiáng)調(diào)下一步的研究工作將在于進(jìn)一步提高材料的耐磨性。他們的測(cè)試表明該材料的防滑性能會(huì)隨著使用次數(shù)的增加而損耗，因此還不適用于商業(yè)化制作鞋類，它的耐用性需要提高。
“我很開心我們的研究能夠解決冬季里安全的一個(gè)重要社會(huì)問題，”Rizvi說。
“這項(xiàng)工作有潛力對(duì)由冬季跌滑而引起的大量昂貴的公共健康問題產(chǎn)生真正有意義的影響，也會(huì)顯著提高居住在北方寒冷氣候中居民的生活質(zhì)量?！盌utta補(bǔ)充道。
