Јоханнес Овервелде је наставио докторат из примењене математике на Харвард универзитету када је упознао Цхуцка Хобермана, дизајнера Хоберман сфере, склопивог малог дугмета за децу. Обоје су живели у Цамбридгеу и имали су слична интересовања. Овервелде је радио на развоју трансформирајућих материјала који би могли променити крутост, а Хоберман, архитекта који такође проучава кинетичке структуре, размишљао је о томе како различити материјали могу попримити својства његове сфере, мењајући облик артикулацијом у различите спојеве.
Материјал у акцији. (Јоханнес Овервелде) Посуђујући комадиће из Хоберман-ове сфере и концепт снапологије засноване на оригами-у, где се међусобно повезане траке папира спајају заједно да би се створиле круте структуре, Овервелде и његов тим са Харварда створили су оно што називају метаматериалом: прошириву структуру која се може користити на властити или као грађевни блок за стварање других структура. Атенуиране коцке, које имају три степена артикулације, направљене су од танких полимерних лимова који се савијају равно, али се такође могу појавити на различите начине, баш као и Хоберманова сфера. Повезујући га на пнеуматско црево, корисник може надувати коцку и створити већу 3Д структуру. Овервелде каже да материјал има бројне примене, од стента нано-размера који се могу уметнути у артерије и затим проширити, до зидова, који би се отворили и проветрели вашу кућу када се загреје.
„Док снапологија пружа геометријску полазну тачку за наше истраживање, наш фокус је овде на склопивости тих структура и како то може довести до нових дизајна трансформабилних метаматеријала“, пише Овервелде у новом раду, објављеном у Натуре Цоммуницатионс .
Истраживачи су започели са папирним моделима, покушавајући да докажу да би, уз снапологију, могли да створе нешто довољно чврсто за употребу у архитектури.
„Имали смо модел папира који је био залепљен заједно, али ово је било доста посла, а папирни модел се покварио након недељу дана“, каже Овервелде. „Па смо помислили:„ можемо ли то више довести до пројектоване структуре? “ Употребом двостране траке и ласерско исечених танких пластичних листова - један дебљи за лица и један тањи за шарке - направили смо ове јединице које се могу разместити потпуно равне, али имале су одређене степене слободе какве раније нисмо видели. "
Одатле је тим експериментирао на различите начине да промени облик структуре. Они су одлучили да ће им пнеуматско активирање, које је прецизно и лако укључити пуштањем црева за ваздух кроз коцке, омогућити употребу структуре на највише могућих начина. Облик се мења у зависности од тога који део структуре је испуњен ваздухом. "Било која структура коју направимо са овим уређајем ће бити подесива", каже он.
Коцка се може савити тако да лежи равно. (Јоханнес Овервелде) За Овервелде-а, флексибилност је најважнији део концепта. Воли да коцке размишља као о материјалу, а не само о структури, јер сматра да вредност открића долази из различитих начина на које се могу градити.
Почетна тестна коцка групе била је квадратна 50 центиметара. Али идеја је скалабилна - изградили су склопиву столицу. Сада, истраживачи експериментишу како механизам за надувавање учинити осетљивим на околне знакове, попут светлости или влаге. У врло малом опсегу, коцкице могу деловати попут фотонских кристала, рефлектујући се уназад различите таласне дужине светлости и различитих боја како мењају облик.
„Ако имате крило лептира, структура му даје боју. Дакле, ако бисте имали уређај који жели да промени боју, могли бисте то опонашати “, каже Овервелде. „С друге стране, мислите на архитектонску примену. Ако бисте учинили да реагује на топлоту, могли бисте направити зид од ове структуре који се отвара и дише. Могли бисте да направите структуру која реагује на воду, тако да када падне киша аутоматски се затвара. "
Технологија може имати пуно примена. (Јоханнес Овервелде) Овервелде је доказао да концепт делује, а сада жели да види на који начин се може применити. Осим фотонских кристала и покретне архитектуре, сматра да би се то могло искористити за све, од медицинских уређаја, који би могли бити упаковани у стан за лако уметање у тело, до робота и покретних свемирских бродова.
„Заиста сам знатижељан да видим како ће га други истраживачи покупити“, каже он.
