ג'והנס אוברוולדה רשם דוקטורט במתמטיקה שימושית באוניברסיטת הרווארד כשפגש את צ'אק הוברמן, מעצב תחום הוברמן, כדור קשת מתקפל לילדים. שניהם חיו בקיימברידג 'והיו להם תחומי עניין דומים. אוברוולדה עמל על פיתוח חומרים הניתנים לשינוי שיכולים לשנות את הקשיחות, והוברמן, אדריכל החוקר גם מבנים קינטיים, חשב כיצד חומרים שונים יכולים לתפוס את תכונות תחוםו, לשנות צורה על ידי ניסוח במפרקים שונים.
החומר בפעולה. (יוהנס אוברוולדה) בשאילת פיסות מהסביבת הוברמן ומהקונספט הסנאפולוגי מבוסס האוריגמי, בו רצועות נייר משתלבות זו בזו ליצירת מבנים קשיחים, יצרו אוברוולדה וצוותו בהרווארד את מה שהם מכנים מטא-חומר: מבנה שניתן להרחיב אותו ניתן להשתמש בו בבעלותו, או כאבן בניין ליצירת מבנים אחרים. הקוביות המנוחות, שיש בהן שלוש דרגות ביטוי, עשויות מיריעות פולימר דקיקות המתקפלות שטוחות אך יכולות גם לצוץ במגוון דרכים שונות, ממש כמו כדור ההוברמן. על ידי הצמדתו לצינור פנאומטי, המשתמש יכול לנפח קוביה כדי ליצור מבנה תלת ממדי גדול יותר. באוברוולדה אומרים כי לחומר יש יישומים רבים, מסטנטים בקנה מידה ננו שניתן להכניס לעורקים ואז להרחיבם, לקירות, אשר יתקפלו ויאווררו את ביתכם כשיתחמם.
"בעוד שהסנאפולוגיה מספקת את נקודת המוצא הגיאומטרית של המחקר שלנו, ההתמקדות שלנו כאן היא בקיפול של מבנים אלה וכיצד זה יכול להוביל לעיצובים חדשים למטריאליזם הניתנים להמרה", כותב אוברוולדה במאמר חדש שפורסם ב- Nature Communications .
החוקרים התחילו במודלים מנייר, בניסיון להוכיח שבאמצעות סנאפולוגיה הם יכולים לבנות משהו מספיק מוצק לשימוש בארכיטקטורה.
"היה לנו מודל נייר שהודבק זה לזה, אבל זו הייתה עבודה רבה, ודגם הנייר נשבר אחרי שבוע", אומר אוברוולדה. "אז חשבנו 'האם נוכל להביא זאת יותר למבנה מהונדס?' בעזרת קלטת דו-צדדית וסדיני פלסטיק חותכים בלייזר - אחד עבה יותר לפנים ואחד דק יותר לצירים - יצרנו את היחידות האלה שניתן לפרוס שטוחות לחלוטין, אך היו דרגות חופש ספציפיות שלא ראינו קודם לכן. "
משם, הצוות עשה ניסויים בדרכים שונות לשנות את צורת המבנה. הם החליטו שהפעלה פנאומטית, שהיה מדויק וקל לשילוב על ידי הפעלת צינורות אוויר דרך הקוביות, תאפשר להם להשתמש במבנה בדרכים הכי אפשריות. הצורה משתנה בהתאם לאיזה חלק במבנה מתמלא אוויר. "כל מבנה שאנו מבצעים עם מכשיר זה ניתן להגדרה מחדש", הוא אומר.
ניתן לדחוס את הקוביה כך שתשכב שטוחה. (יוהנס אוברוולדה) עבור Overvelde, הגמישות היא החלק החשוב ביותר במושג. הוא אוהב לחשוב על הקוביות כחומר, במקום רק כמבנה לעצמם, מכיוון שהוא חושב שהרבה מהערך של הגילוי נובע מהרבה הדרכים השונות בהן ניתן לבנות.
קוביית המבחן הראשונית של הקבוצה הייתה 50 סנטימטרים רבועים. אבל הרעיון ניתן להרחבה - הם בנו כסא מתקפל. כעת ניסו החוקרים להפוך את מנגנון האינפלציה לרגיש לרמזים הסביבתיים, כמו אור או לחות. בקנה מידה קטן מאוד, הקוביות יכולות לפעול כמו גבישים פוטוניים, ומשקפות חזרה אורכי גל שונים של אור וצבעים שונים כאשר הם משנים צורה.
"אם יש לך כנף של פרפר, המבנה נותן לו צבע. אז אם היה לך מכשיר שרוצה לשנות צבע, אתה יכול לחקות את זה ", אומר אוברוולדה. "בצד השני אתה חושב על יישום אדריכלי. אם היית מגיב לחום, אתה יכול ליצור קיר במבנה זה שנפתח ונשימה. אתה יכול ליצור מבנה שמגיב למים, כך שכשיורד גשם הוא נסגר אוטומטית. "
לטכנולוגיה יכולות להיות המון יישומים. (יוהנס אוברוולדה) אוברוולדה הוכיח שהמושג עובד, ועכשיו הוא רוצה לראות כיצד ניתן ליישם אותו. בנוסף לקריסטלים פוטוניים ולארכיטקטורה הניתנת להזזה, הוא חושב שהוא יכול לשמש לכל דבר, החל במכשירים רפואיים, שאפשר לארוז אותם שטוחים להכנסה קלה לגוף, לרובוטים ולחלליות פרוסות.
"אני ממש סקרן לראות איך חוקרים אחרים יאספו את זה", הוא אומר.
