Ο Johannes Overvelde παρακολουθούσε διδακτορικό δίπλωμα στα εφαρμοσμένα μαθηματικά στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, όταν συναντήθηκε με τον Chuck Hoberman, σχεδιαστή του Hoberman Sphere, μια πτυσσόμενη μπάλα ουράνιου τόξου για παιδιά. Και οι δύο έζησαν στο Κέιμπριτζ και είχαν παρόμοια συμφέροντα. Ο Overvelde ασχολήθηκε με την ανάπτυξη μετασχηματιστικών υλικών που θα μπορούσαν να αλλάξουν δυσκαμψία και ο Hoberman, ένας αρχιτέκτονας που μελετάει κινητικές δομές, είχε σκεφτεί πόσο διαφορετικά υλικά θα μπορούσαν να πάρουν τις ιδιότητες της σφαίρας του, αλλάζοντας τη μορφή τους αρθρώνοντας σε διαφορετικές αρθρώσεις.
Το υλικό σε δράση. (Johannes Overvelde) Ο Overvelde και η ομάδα του στο Χάρβαρντ δημιούργησαν αυτό που αποκαλούν ένα μετα-υλικό: μια επεκτάσιμη δομή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή του. δικό τους ή ως δομικό στοιχείο για τη δημιουργία άλλων δομών. Οι εξασθενημένοι κύβοι, οι οποίοι έχουν τρεις βαθμούς άρθρωσης, είναι κατασκευασμένοι από λεπτά πολυμερή φύλλα που διπλώνουν επίπεδα, αλλά μπορούν επίσης να εμφανιστούν με ποικίλους διαφορετικούς τρόπους, όπως και η σφαίρα Hoberman. Τοποθετώντας το σε έναν πνευματικό εύκαμπτο σωλήνα, ο χρήστης μπορεί να διογκώσει έναν κύβο για να δημιουργήσει μια μεγαλύτερη τρισδιάστατη δομή. Ο Overvelde λέει ότι το υλικό έχει πολλές εφαρμογές, από νανοκλίμακα που μπορούν να εισαχθούν σε αρτηρίες και στη συνέχεια να επεκταθούν, σε τοίχους, οι οποίες θα ανοίγουν και θα αερίζουν το σπίτι σας όταν ζεσταθεί.
"Ενώ η snapology παρέχει το γεωμετρικό σημείο εκκίνησης για την έρευνά μας, η εστίασή μας εδώ είναι στην αναδίπλωση αυτών των δομών και πώς αυτό μπορεί να οδηγήσει σε νέα σχέδια για μεταμορφώσιμα μετα-υλικά", γράφει ο Overvelde σε ένα νέο άρθρο, που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications .
Οι ερευνητές ξεκίνησαν με χαρτί μοντέλα, προσπαθώντας να αποδείξουν ότι, με τη σκαπτολογία, θα μπορούσαν να χτίσουν κάτι αρκετά στερεό για χρήση στην αρχιτεκτονική.
"Είχαμε ένα χαρτί μοντέλο που ήταν κολλημένο μαζί, αλλά αυτό ήταν πολλή δουλειά, και το χαρτί μοντέλο έσπασε μετά από μια εβδομάδα", λέει ο Overvelde. "Έτσι σκεφτήκαμε, " μπορούμε να φέρουμε αυτό περισσότερο σε μια μηχανική δομή; " Χρησιμοποιώντας ταινίες διπλής όψεως και λεπτά κομμένα πλαστικά φύλλα με λέιζερ - ένα παχύτερο για τα πρόσωπα και ένα λεπτό για μεντεσέδες - κάναμε αυτές τις μονάδες που θα μπορούσαν να αναπτυχθούν εντελώς επίπεδες, αλλά είχαν συγκεκριμένους βαθμούς ελευθερίας που δεν είχαμε δει πριν ".
Από εκεί, η ομάδα πειραματίστηκε με διαφορετικούς τρόπους να αλλάξει το σχήμα της δομής. Αποφάσισαν ότι η πνευματική ενεργοποίηση, η οποία ήταν ακριβής και εύκολη στην ενσωμάτωσή της με τη διέλευση εύκαμπτων σωλήνων αέρα μέσω των κύβων, θα τους επέτρεπε να χρησιμοποιούν μια δομή με τους περισσότερους δυνατούς τρόπους. Το σχήμα αλλάζει ανάλογα με το τμήμα της κατασκευής που γεμίζει με αέρα. "Κάθε δομή που κάνουμε με αυτή τη συσκευή θα είναι επαναπροσδιορίσιμη", λέει.
Ο κύβος μπορεί να συμπιεσθεί έτσι ώστε να είναι επίπεδη. (Johannes Overvelde) Για το Overvelde, η ευελιξία είναι το πιο σημαντικό μέρος της ιδέας. Του αρέσει να σκέφτεται τους κύβους ως υλικό, αντί για μια δομή μόνο για τον εαυτό τους, επειδή πιστεύει ότι η μεγάλη αξία της ανακάλυψης προέρχεται από τους πολλούς διαφορετικούς τρόπους που μπορούν να κατασκευαστούν.
Ο αρχικός κύβος δοκιμής της ομάδας ήταν 50 εκατοστά τετράγωνο. Αλλά η ιδέα είναι κλιμακωτή - έχτισαν μια αναδιπλούμενη καρέκλα. Τώρα, οι ερευνητές πειραματίζονται στο να καταστήσουν τον μηχανισμό του πληθωρισμού ευαίσθητο σε ενδείξεις περιβάλλοντος, όπως το φως ή η υγρασία. Σε μια πολύ μικρή κλίμακα, οι κύβοι μπορούν να ενεργούν σαν φωτονικοί κρύσταλλοι, αντανακλώντας πίσω διαφορετικά μήκη κύματος φωτός και διαφορετικά χρώματα καθώς αλλάζουν σχήμα.
"Εάν έχετε μια πτέρυγα πεταλούδας, η δομή της δίνει χρώμα. Έτσι εάν είχατε μια συσκευή που θέλει να αλλάξει το χρώμα, θα μπορούσατε να μιμηθείτε αυτό ", λέει ο Overvelde. "Από την άλλη πλευρά, σκέφτεστε την αρχιτεκτονική εφαρμογή. Εάν το κάνατε απόκριση στη θερμότητα, θα μπορούσατε να φτιάξετε έναν τοίχο αυτής της δομής που ανοίγει και αναπνέει. Θα μπορούσατε να κάνετε μια δομή που ανταποκρίνεται στο νερό, οπότε όταν βρέχει, κλείνει αυτόματα. "
Η τεχνολογία μπορεί να έχει πολλές εφαρμογές. (Johannes Overvelde) Ο Overvelde έχει αποδείξει ότι η ιδέα λειτουργεί και τώρα θέλει να δει πώς μπορεί να εφαρμοστεί. Εκτός από τους φωτονικούς κρυστάλλους και την κινητή αρχιτεκτονική, σκέφτεται ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τα πάντα, από τις ιατρικές συσκευές, οι οποίες θα μπορούσαν να είναι συσκευασμένες επίπεδες για εύκολη τοποθέτηση στο σώμα, σε ρομπότ και σε διαστημόπλοια.
"Είμαι πραγματικά περίεργος να δω πώς θα το πάρουν οι άλλοι ερευνητές", λέει.
