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    可在冰面行走的橡膠鞋:含玻璃纖維可防滑

    时间:2016-06-13 11:13:14  作者:   来源:

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    加拿大科學家研發了一種價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,暴風雪在美國東海岸和其他地區創下紀錄,所到之處使公路,人行道冰雪覆蓋,隱患重重。最近加拿大科學家研發了一些新方法可用來大規模生産防滑材料,這種材料有助于行人在雪後的冰面安全步行。

    该材料是由玻璃纤维埋入柔韧的弹力橡胶中制成,有望在将来的某天用来制作冬季防滑鞋底。 研究者们将制作过程发表在美国物理联合会出版的《应用物理快报》中。

    研究者們在一個新型封閉實驗室中測試了該材料。實驗室的地板被覆蓋上冰雪,整個實驗室可被吊起在空中,傾斜成一定角度,實驗志願者穿上用這種材料制成的鞋子在地板上行走,研究者們將實驗室的角度不斷傾斜直到志願者的鞋子開始打滑。(該實驗室配有氣墊牆和安全帶用以避免可能出現的危險跌倒和受傷)。

    “我想每个曾在冬天冰面上跌倒过的人都会知道那是一种怎样痛苦的体验,” 多伦多康复所的博士后研究员Reza Rizvi这样说,他一直在研发能够在冰面上更好防滑的材料。“想想看因为滑倒而造成的骨折或者残疾—这些都是冰面覆盖的人行道和马路上所存在的隐患,这样的跌跤有可能改变人的一生。尤其对于老年人来说, 在冰面滑倒所造成的髋骨折可以是致命的。”

    该研究团队的领导者多伦多康复所的Tilak Dutta 指出滑倒也只是危害之一。“同样严重的危害是,许多老年人因为害怕冬天跌倒而选择长时间呆在室内。缺乏运动和封闭会对健康产生更大的危害。因此我们需要给老年人研制一种更好的防滑鞋,好让他们在冬天可以放心外出,保证正常的活动频率。”

    冰面是非常危险的,Rizvi说,当温度接近零摄氏度时,冰表面的液态水会很容易形成一种薄滑层。而高花纹底的鞋子可以穿过冰表面的薄滑层攫住固态的冰,从而使鞋子具有更好的防滑能力,Rizvi说。但花纹底也存在一定的危险性,比如当鞋子的纹路卡在冰里无法拔出。 另外,高花纹底的鞋子在坚硬潮湿的大理石或者瓷砖表面是很易滑的,因此需要研发一种更好的材料用来制作冬季的防滑鞋,研究人员说。

    把橡膠轉化成砂紙

    Rizvi和他的同事,包括来自多伦多大学智能材料与适应性系统实验室的Hani Naguib,共同研究出了一种方法,生产出的橡胶可以微观地“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個微小的釘子,使橡膠有如細砂紙般的感覺。

    該材料看似普通的橡膠,亦可拉伸變形,Rizvi說。在幹燥的表面,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于普通橡膠的防滑能力。

    “據觀察,這種複合材料的摩擦系數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。”

    現有的制作這種材料的方法是將玻璃纖維平行地擠壓進橡膠板,然後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的混合材料並不昂貴,但是切割和重新定向的過程不是那麽容易擴展的,”Rizvi說。研究組已經找到一種使生産過程自動化的方法以便大規模價廉地生産這種材料。

    研究組強調下一步的研究工作將在于進一步提高材料的耐磨性。他們的測試表明該材料的防滑性能會隨著使用次數的增加而損耗,因此還不適用于商業化制作鞋類,它的耐用性需要提高。

    “我很開心我們的研究能夠解決冬季裏安全的一個重要社會問題,”Rizvi說。

    “這項工作有潛力對由冬季跌滑而引起的大量昂貴的公共健康問題産生真正有意義的影響,也會顯著提高居住在北方寒冷氣候中居民的生活質量。”Dutta補充道。


     

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