Johannes Overvelde az alkalmazott matematika doktori fokozatát szerezte a Harvard Egyetemen, amikor Chuck Hobermannel, a Hoberman Sphere tervezőjével, egy összecsukható szivárványgolyóval találkozott gyerekeknek. Mindketten Cambridge-ben éltek, és hasonló érdekeik voltak. Az Overvelde olyan transzformálható anyagok kifejlesztésén dolgozott, amelyek megváltoztathatják a merevséget, és Hoberman, egy építész, aki szintén kinetikus szerkezeteket tanulmányozott, azon gondolkodott, hogy a különféle anyagok hogyan tudják átvenni a gömb tulajdonságait, megváltoztatva a formát azáltal, hogy különböző illesztésekben artikulálnak.
Az anyag működésben. (Johannes Overvelde) A Hoberman-gömb hitelfelvétele és a sznapológia origami-alapú koncepciója, amelyben az összekapcsolódó papírcsíkok merev struktúrákat hoznak egymáshoz, az Overvelde és csapata a Harvardon létrehozta azt, amit metamátaterméknek hívnak: egy kibővíthető szerkezetet, amelyet fel lehet használni saját, vagy építőelemként más struktúrák létrehozására. A három csuklósági fokozatú, csökkentett kockák vékony polimer lemezekből készülnek, amelyek laposan hajlanak, de különféle módon is felbukkanhatnak, akárcsak a Hoberman gömb. Ha pneumatikus tömlőhöz rögzíti, a felhasználó felfújhat egy kocka egy nagyobb 3D-s szerkezet létrehozásához. Az Overvelde szerint az anyagnak számos felhasználási lehetősége van, kezdve az artériákba illeszthető és aztán kiszélesíthető nano-méretű stentekkel egészen a falakig, amelyek kinyitják a házat és szellőztetik azt, amikor forró lesz.
"Míg a sznapológia a kutatás geometriai kiindulópontját adja, itt a hangsúly ezen struktúrák hajtogathatóságán és arra irányul, hogy ez miként vezethet átalakítható metaadanyagok új terveihez" - írja az Overvelde egy új, a Nature Communications folyóiratban megjelent cikkben.
A kutatók papírmodellekkel kezdték megpróbálni bizonyítani, hogy a sznapológiával képesek valami elég szilárd anyagot felépíteni ahhoz, hogy felhasználhassák az építészetben.
"Volt egy papírmodell, amelyet összeragasztottunk, de ez sok munka volt, és a papírmodell egy hét múlva eltört" - mondja Overvelde. "Tehát azt gondoltuk:" Hozhatjuk-e ezt még egy tervezett szerkezetbe? " Kétoldalas szalaggal és lézerrel vágott vékony műanyag lemezekkel - az egyik vastagabb az arcokra és egy a vékonyabb a zsanérokra - készítettük ezeket az egységeket, amelyeket teljesen síkba lehetett helyezni, de amelyeknek olyan szabadságfokúak voltak, amilyeneket még nem látottunk. ”
Innentől kezdve a csapat különböző módon kísérletezett a szerkezet alakjának megváltoztatására. Úgy döntöttek, hogy a pneumatikus aktiválás, amelyet pontosan és könnyen be lehet építeni a légtömlőknek a kockákon keresztüli futtatásával, lehetővé teszi számukra, hogy a lehető legtöbb módon használják a szerkezetet. Az alak attól függ, hogy a szerkezet melyik része töltötte levegőt. "Bármilyen szerkezet, amelyet ezzel az eszközzel készítünk, újrakonfigurálható lesz" - mondja.
A kocka összenyomható, hogy sík legyen. (Johannes Overvelde) A Overvelde számára a rugalmasság a koncepció legfontosabb része. Szereti a kockákat mint anyagot gondolkodni, nem pedig csak önmaguknak készült szerkezetet, mert szerinte a felfedezés nagy része abból származik, hogy sokféle módon építhetők fel.
A csoport kezdeti tesztkocka 50 centiméter volt. De az ötlet méretezhető - összecsukható széket építettek. A kutatók most kísérleteznek azzal, hogy az inflációs mechanizmus érzékeny legyen a környezeti útmutatásokra, például a fényre vagy a nedvességre. Nagyon kis méretekben a kockák fotonikus kristályokként viselkedhetnek, tükrözve a fény különböző hullámhosszait és a különböző színű színeket, amikor alakjuk megváltozik.
„Ha van egy pillangószárny, akkor a szerkezet színt ad. Tehát ha van egy olyan eszköz, amely meg akarja változtatni a színt, utánozhatja azt ”- mondja Overvelde. „A másik oldalon az építészeti alkalmazásokra gondolsz. Ha reagáltatná a hővel, akkor elkészítheti ennek a szerkezetnek a falát, amely kinyílik és lélegzik. Készíthet olyan szerkezetet, amely reagál a vízre, tehát amikor esik, automatikusan bezáródik. ”
A technológiának sok alkalmazás lehet. (Johannes Overvelde) Overvelde bebizonyította, hogy a koncepció működik, és most meg akarja tudni, hogyan lehet alkalmazni. A fotonikus kristályokon és a mozgatható architektúrán kívül úgy gondolja, hogy mindent felhasználható az orvostechnikai eszközöktől kezdve, amelyek laposan becsomagolhatók a testbe történő könnyű beillesztésig, a robotokig és a kihelyezhető űrhajókig.
"Nagyon kíváncsi vagyok arra, hogy más kutatók felvegyék azt" - mondja.
