Johannes Overvelde sedang mengejar gelar PhD dalam matematika terapan di Universitas Harvard ketika dia bertemu Chuck Hoberman, perancang Hoberman Sphere, bola pelangi yang bisa dilipat untuk anak-anak. Keduanya tinggal di Cambridge dan memiliki minat yang sama. Overvelde sedang bekerja mengembangkan bahan yang dapat ditransformasikan yang dapat mengubah kekakuan, dan Hoberman, seorang arsitek yang juga mempelajari struktur kinetik, telah memikirkan tentang bagaimana bahan yang berbeda dapat mengambil sifat-sifat dari bulatannya, mengubah bentuk dengan mengartikulasikan pada sambungan yang berbeda.
Materi dalam aksi. (Johannes Overvelde) Meminjam bit dari Hoberman Sphere dan konsep snapology berbasis origami, di mana potongan kertas yang saling terkait bersatu untuk membuat struktur yang kaku, Overvelde dan timnya di Harvard telah menciptakan apa yang mereka sebut sebagai metamaterial: struktur yang dapat diperluas yang dapat digunakan pada sendiri, atau sebagai blok bangunan untuk membuat struktur lain. Kubus yang dilemahkan, yang memiliki tiga derajat artikulasi, terbuat dari lembaran polimer tipis yang melipat rata tetapi juga dapat muncul dalam berbagai cara yang berbeda, seperti Hoberman Sphere. Dengan menempelkannya ke selang pneumatik, pengguna dapat mengembang kubus untuk membuat struktur 3D yang lebih besar. Overvelde mengatakan bahan memiliki banyak aplikasi, dari stent skala nano yang dapat dimasukkan ke dalam arteri dan kemudian diperluas, ke dinding, yang akan melipat terbuka dan ventilasi rumah Anda ketika panas.
"Sementara snapologi memberikan titik awal geometris untuk penelitian kami, fokus kami di sini adalah pada kelipatan struktur ini dan bagaimana ini dapat mengarah pada desain baru untuk bahan metam yang dapat ditransformasikan, " tulis Overvelde dalam sebuah makalah baru, yang diterbitkan di Nature Communications .
Para peneliti mulai dengan model kertas, mencoba membuktikan bahwa, dengan snapology, mereka dapat membangun sesuatu yang cukup solid untuk digunakan dalam arsitektur.
"Kami memiliki model kertas yang direkatkan bersama, tetapi ini banyak pekerjaan, dan model kertas itu pecah setelah seminggu, " kata Overvelde. "Jadi kami berpikir, 'bisakah kita membawa ini lebih ke struktur yang direkayasa?' Menggunakan selotip dua sisi dan laser yang memotong lembaran plastik tipis - satu lebih tebal untuk wajah, dan satu lebih tipis untuk engsel - kami membuat unit-unit ini yang dapat digunakan sepenuhnya datar, tetapi memiliki tingkat kebebasan khusus yang belum pernah kami lihat sebelumnya. "
Dari sana, tim bereksperimen dengan berbagai cara untuk mengubah bentuk struktur. Mereka memutuskan bahwa aktivasi pneumatik, yang tepat dan mudah untuk dimasukkan dengan mengalirkan udara melalui kubus, akan membiarkan mereka menggunakan struktur dengan cara yang paling memungkinkan. Bentuknya berubah tergantung pada bagian mana dari struktur yang diisi udara. "Struktur apa pun yang kami buat dengan perangkat ini akan dapat dikonfigurasi ulang, " katanya.
Kubus dapat dikompres sehingga terletak rata. (Johannes Overvelde) Bagi Overvelde, fleksibilitas adalah bagian terpenting dari konsep. Dia suka menganggap kubus sebagai bahan, bukan hanya struktur untuk diri mereka sendiri, karena dia pikir banyak nilai penemuan berasal dari berbagai cara mereka dapat dibangun.
Kubus tes awal kelompok itu adalah 50 sentimeter persegi. Tapi idenya bisa diubah — mereka telah membangun kursi lipat. Sekarang, para peneliti bereksperimen dengan membuat mekanisme inflasi sensitif terhadap isyarat sekitar, seperti cahaya atau kelembaban. Dalam skala yang sangat kecil, kubus dapat bertindak seperti kristal fotonik, memantulkan kembali panjang gelombang cahaya yang berbeda dan warna yang berbeda saat mereka berubah bentuk.
“Jika Anda memiliki sayap kupu-kupu, strukturnya memberikan warna. Jadi jika Anda memiliki perangkat yang ingin berubah warna, Anda bisa meniru itu, ”kata Overvelde. “Di sisi lain, Anda berpikir tentang aplikasi arsitektur. Jika Anda membuatnya responsif terhadap panas, Anda bisa membuat dinding dari struktur ini yang terbuka dan bernafas. Anda bisa membuat struktur yang merespons air, jadi ketika hujan, secara otomatis menutup. ”
Teknologi ini bisa memiliki banyak aplikasi. (Johannes Overvelde) Overvelde telah membuktikan bahwa konsep itu berfungsi, dan sekarang dia ingin melihat bagaimana itu dapat diterapkan. Selain kristal fotonik dan arsitektur yang dapat dipindah-pindahkan, ia berpikir itu bisa digunakan untuk segala hal mulai dari perangkat medis, yang bisa dikemas rata untuk memudahkan penyisipan ke dalam tubuh, hingga robot dan pesawat ruang angkasa yang bisa digunakan.
"Saya benar-benar ingin tahu bagaimana peneliti lain akan mengambilnya, " katanya.
