Bioinspired rubber composites for superior ice traction: enhancing winter safety through innovative laboratory testing in tribology
Notice bibliographique
Résumé
Winter conditions significantly increase the risk of slips and falls on ice, especially for the elderly. Improving the ice-gripping performance of rubber materials in shoe outsoles is crucial for enhancing public safety. Biomimetic strategies have led to the development of composites inspired by arctic seal (Arctic Grip), which embed glass fibers in a rubber matrix, and polar animals' claws (ICE-FX), incorporating hard additives into rubber. Laboratory-scale tribometers are essential for evaluating these materials' friction properties early in development, as standard large-scale testing methods are impractical and resource-intensive. This study presents a novel lab-scale tribotest using the Bruker UMT Tribolab for high-throughput ice friction testing of bioinspired rubber composites. Key parameters such as test duration, contact mechanics, and load application were systematically optimized. ICE-FX and Arctic Grip composites were evaluated using this protocol after surface characterization through SEM-EDS. The results indicated that ICE-FX composites exhibited a 161% increase in static friction and a 976% increase in kinetic friction, characterized by broader, lower-amplitude stick-slip oscillations. In contrast, Arctic Grip composites showed a 439% enhancement in static friction and over a 10X increase in kinetic friction, with a shorter, more pronounced stick-slip regime. These findings demonstrate that increasing the density and complexity of surface grip patterns on rubber significantly enhances both static and kinetic friction coefficients, while amplifying stick-slip behavior, which further improves traction on ice. This novel lab-scale tribotest effectively provides high-velocity kinetic friction assessment of rubber composites under ice-sliding conditions. The study emphasizes the critical role of surface texturing in modulating ice friction, offering valuable insights for the advancement of rubber composite design and paving the way for future research in surface engineering to improve winter safety.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».