籃球運(yùn)動(dòng)中那刺耳的摩擦聲曾長期被視為鞋底與地板簡單摩擦的產(chǎn)物，但Zui新研究揭示了其背后復(fù)雜的物理機(jī)制。發(fā)表于《自然》雜志的這項(xiàng)成果指出，這種高頻噪音的頻率直接取決于鞋底溝槽的幾何形狀，而非單純的接觸面積。

哈佛大學(xué)物理學(xué)家卡蒂亞·貝爾托爾迪團(tuán)隊(duì)在2026年2月發(fā)表的研究中，深入解析了被稱為“粘滑”（stick-slip）的現(xiàn)象。該現(xiàn)象指兩個(gè)接觸表面在粘附與滑動(dòng)之間快速交替循環(huán)，從而產(chǎn)生聲波。雖然輪胎在路面上的尖叫也遵循此理，但運(yùn)動(dòng)鞋的特殊之處在于其涉及柔軟材料與堅(jiān)硬地板的相互作用，這與以往研究的剛性材料對(duì)剛性材料模型截然不同。

研究團(tuán)隊(duì)通過高速攝像與聲學(xué)記錄，捕捉到鞋底與玻璃板接觸瞬間產(chǎn)生的分離波，正是這些快速形成的分離波引發(fā)了聲學(xué)脈沖。隨后，他們利用實(shí)驗(yàn)室定制的硅膠塊進(jìn)行復(fù)現(xiàn)：光滑硅膠塊產(chǎn)生的是類似呼吸的雜亂噪音，而帶有平行溝槽的硅膠塊則能發(fā)出頻率穩(wěn)定且可識(shí)別的特定音調(diào)。通過調(diào)整溝槽的高度和間距，研究人員甚至成功讓硅膠塊演奏出《星球大戰(zhàn)》中的“帝國進(jìn)行曲”片段。

這一發(fā)現(xiàn)不僅具有趣味性，更蘊(yùn)含巨大的應(yīng)用潛力。掌握摩擦特性的調(diào)控機(jī)制，未來有望設(shè)計(jì)出能在“高粘附”與“低摩擦”狀態(tài)間按需切換的智能材料。此外，鞋底摩擦的動(dòng)態(tài)過程與地震斷層破裂時(shí)的地質(zhì)動(dòng)力學(xué)高度相似，這為科學(xué)家提供了一個(gè)簡化的物理模型，用于研究地震波的傳播與地質(zhì)斷裂機(jī)制。

對(duì)于中國運(yùn)動(dòng)裝備行業(yè)而言，這一發(fā)現(xiàn)提示我們，鞋底紋路的微觀設(shè)計(jì)不僅是防滑性能的關(guān)鍵，更可能成為未來功能性材料研發(fā)的突破口，特別是在需要控制摩擦特性的特種鞋類或工業(yè)材料領(lǐng)域，值得深入關(guān)注。