Johannes Overvelde nastavio je doktorat iz primijenjene matematike na Sveučilištu Harvard kad je upoznao Chucka Hobermana, dizajnera Hoberman-ove sfere, sklopivu kišu duge za djecu. Oboje su živjeli u Cambridgeu i imali su slična zanimanja. Overvelde je radio na razvoju transformirajućih materijala koji bi mogli promijeniti krutost, a Hoberman, arhitekt koji također proučava kinetičke strukture, razmišljao je o tome kako različiti materijali mogu poprimiti svojstva njegove sfere, mijenjajući oblik artikulacijom na različite spojeve.
Materijal na djelu. (Johannes Overvelde) Posuđujući komadići iz Hobermanove sfere i koncept snapologije temeljen na origamiju, gdje se međusobno međusobne trake papira spajaju radi stvaranja krutih struktura, Overvelde i njegov tim na Harvardu stvorili su ono što nazivaju metamaterijalom: proširivu strukturu koja se može koristiti na vlastiti ili kao građevni blok za stvaranje drugih struktura. Kocke atenuirane, koje imaju tri stupnja artikulacije, izrađene su od tankih polimernih listova koji se presavijaju, ali se također mogu pojaviti na različite načine, baš kao i Hobermanova sfera. Postavljajući ga na pneumatsko crijevo, korisnik može naduvati kocku kako bi stvorio veću 3D strukturu. Overvelde kaže kako materijal ima brojne primjene, od nanocrnih stenta koji se mogu umetnuti u arterije i zatim proširiti, do zidova, koji bi se otvorili i prozračili vašu kuću kada se zagrije.
„Dok snapologija pruža geometrijsko polazište za naše istraživanje, naš fokus je ovdje na sklopivosti tih struktura i kako to može dovesti do novih dizajna transformabilnih metamaterijala“, piše Overvelde u novom radu, objavljenom u Nature Communications .
Istraživači su započeli s modelima papira, pokušavajući dokazati da bi, uz snapologiju, mogli stvoriti nešto dovoljno čvrsto za korištenje u arhitekturi.
"Imali smo model papira koji je bio zalijepljen, ali ovo je bilo puno posla, a papirni se model slomio nakon tjedan dana", kaže Overvelde. "Pa smo pomislili:" možemo li to više dovesti do projektirane strukture? " Upotrebom dvostrane trake i lasersko izrezanih tankih plastičnih listova - jedan deblji za lica i jedan tanji za šarke - napravili smo ove jedinice koje se mogu ugraditi potpuno ravne, ali imale su određene stupnjeve slobode kakve nismo vidjeli prije. "
Odatle je tim eksperimentirao na različite načine da promijeni oblik strukture. Odlučili su da će pneumatska aktivacija, koju je precizno i lako ugraditi provlačenjem crijeva za zrak kroz kocke, omogućiti uporabu strukture na najviše mogućih načina. Oblik se mijenja ovisno o tome koji je dio strukture ispunjen zrakom. "Svaka struktura koju napravimo s ovim uređajem bit će ponovno konfigurirajuća, " kaže on.
Kocka se može komprimirati tako da leži ravno. (Johannes Overvelde) Za Overvelde, fleksibilnost je najvažniji dio koncepta. Voli da kocke razmišlja kao o materijalu, a ne samo o strukturi, jer smatra da vrijednost otkrića dolazi iz različitih načina na koje se mogu graditi.
Početna testna kocka grupe bila je 50 centimetara. Ali ideja je skalabilna - izgradili su sklopivu stolicu. Sada, istraživači eksperimentiraju kako mehanizam za napuhavanje učiniti osjetljivim na okolne znakove, poput svjetla ili vlage. U vrlo maloj mjeri, kockice mogu djelovati poput fotonskih kristala, reflektirajući unatrag različite valne duljine svjetla i različitih boja kako mijenjaju oblik.
"Ako imate krilo leptira, struktura mu daje boju. Dakle, ako ste imali uređaj koji želi promijeniti boju, to biste mogli oponašati “, kaže Overvelde. "S druge strane, ti razmišljaš o arhitektonskoj primjeni. Ako biste učinili da reagira na toplinu, mogli biste napraviti zid od ove strukture koji se otvara i diše. Mogli biste napraviti strukturu koja reagira na vodu pa se kad kiša automatski zatvori. "
Tehnologija bi mogla imati puno primjena. (Johannes Overvelde) Overvelde je dokazao da koncept djeluje, a sada želi vidjeti kako se može primijeniti. Osim fotonskih kristala i pokretne arhitekture, smatra da bi se to moglo iskoristiti za sve, od medicinskih uređaja, koji bi se mogli lako spakirati za jednostavno umetanje u tijelo, do robota i pokretnih svemirskih brodova.
"Zaista sam znatiželjan vidjeti kako će ga drugi istraživači pokupiti", kaže on.
