如何防止滑倒？这是一个与人们生活息息相关的科学问题。每年，大批人因打滑而受到不同程度的伤害，从而影响正常生活。尤其对于老年人，摔角甚至可能意味着生命的终结。正是这种“接地气体”问题引起了仿生学领域的科学家的关注，试图通过鞋底材料的仿生设计来解决该问题。 [研究结果]最近，麻省理工学院的Giovanni Traverso小组受到自然界动物奇怪的行走方式的影响，包括使用爪子（猫，鸟），体重秤（蛇）等，以及精美的剪纸艺术开发了一种新型的仿生鞋底材料，可以动态调节与地面的摩擦并有效地增加抓地力。这项工作发表在《自然》生物科学子期刊《自然生物医学工程》上，标题为：“生物启发的kirigami超表面作为辅助鞋的抓地力”。 [图形分析] 1. Kirigami鞋底的设计原理。在自然界中，动物有多种策略可增强抓地力并提高生存能力。

例如，猎豹的半望远镜爪，啄木鸟反相捕捞的锋利爪和蛇的鳞片对齐。 Kirigami是一种日本折纸的艺术形式，具有空间可变性。其样式变化的灵感被广泛用于各种“超材料”的设计和制备中。在这份报告中，作者使用钢板在鞋底上准备了kirigami结构（图1b）。当鞋底平坦且弯曲时，这种结构可以改变不同的形状。简而言之，在行走过程中，通过改变鞋底的曲率来激活“ kirigami钉”，以增强钉和行走表面之间的摩擦力，并降低滑倒的风险。 2. Kirigami鞋底不同鞋钉形状的机械设计。通过调整切割角（γ）和空间尺寸比（切片宽度δ与周期网格特征长度l的比），作者设计了具有不同机械响应模式的千里眼图案，包括凹，三角和凸3螺柱形状。显示了当这三种结构经受不同的面内单轴应变（ε22）时元素变化的数字仿真快照。图中色块的变化表示最大主塑性应变的分布。可以发现，施加的变形会触发屈曲不稳定性，从而导致在所有三种模式模式下出现峰角屈曲和爆裂。此外，如图2b所示，对于20°<γ<60°和0.05 3.，鞋钉的形状和排列方式会增强kirigami鞋底的摩擦效果。然后作者描述了三种形状的双头螺栓（凹形，三角形和凸形）在法向和弯曲过程中与不同基材（冰面，乙烯基基材和硬木）的摩擦力。对于冰面和硬木，由于kirigami尖峰的浅入度，摩擦模式是平滑模式，也就是说，静摩擦的峰值保持在动摩擦的平台上。对于乙烯基等半刚性基材，尖峰会渗入基材并呈现出粘滑模式，即摩擦力会在最大值和最小值之间周期性变化（图3b）。不同基材上的尖峰形状不同，规则也不同，这与它们的渗透能力有关。

此外，与具有相同厚度和相同材料的传统鞋底相比，所有千鸟格结构都有明显的抓地力优势（图3c）。与同时，螺柱的布置也很重要。凹面螺栓的五种不同排列方式（单向，三列，交替的行，正方形和镜子）均显示出不同的抓握效果（图3d，E，f）。 4.行走过程中，测量的折纸鞋底与地面之间的摩擦力。作者最终对以规则步幅行走时的鞋底摩擦进行了真实的测试（图4a）。通过脚下的机械传感器，分别测试鞋底三个正交方向上的力值变化（Fx表示向前方向，Fy表示横向方向，Fz表示人体的垂直力），其中横向力几乎为零。相同的志愿者保证相同的法向力，并且与商业鞋底和对照组相比，kirigami鞋底具有更大的最大摩擦力（图4b）。另外，在冰上的五个不同布置的kirigami鞋底的摩擦系数几乎是许多商业鞋底的两倍。 [概述]目前，作者正在研究如何更好地附着和融合此激折鞋底。他们正在考虑将其嵌入鞋底下，或者在需要时将其设计为单独的附件。他们还在探索使用不同材料的可能性，例如带有增强钢头的橡胶聚合物。尽管研究人员最初的动机是防止在冰冷的表面上打滑，但他们希望这种鞋夹可在其他环境中使用，例如潮湿或油腻的工作环境。