ヨハネス・オーバーベルデは、ハーバード大学で応用数学の博士号を取得しようとしていたときに、子供向けの折りたたみ式レインボーボールであるHoberman SphereのデザイナーであるChuck Hobermanに出会いました。 どちらもケンブリッジに住んでいて、同様の興味を持っていました。 オーバーベルデは、剛性を変えることができる変形可能な材料の開発に取り組んでおり、運動構造も研究している建築家のホーバーマンは、異なる材料が球の特性をどのように引き継ぎ、異なる関節で関節運動することによって形を変えるかを考えていました。
動作中の素材。 （ヨハネス・オーバーヴェルデ） オーバーバードとハーバード大学のチームは、ホバーマンスフィアと折り紙に基づいたスナップロジーの概念を借用し、紙を連結して硬い構造を作成することで、メタマテリアルと呼ばれるものを作成しました。または、他の構造を作成するためのビルディングブロックとして。 3度の関節を持つ減衰キューブは、薄いポリマーシートで作られており、平らに折り畳まれますが、Hoberman Sphereのようにさまざまな方法でポップアップすることもできます。 空気圧ホースに取り付けることにより、ユーザーは立方体を膨らませてより大きな3D構造を作成できます。 Overveldeによると、この素材には、動脈に挿入してから拡張できるナノスケールのステントから、熱くなれば家を開いて換気する壁まで、さまざまな用途があるという。
「スナップロジーは研究の幾何学的な出発点ですが、ここでの焦点はこれらの構造の折り畳み性と、これがどのように変換可能なメタマテリアルの新しいデザインにつながるかということです」とOverveldeはNature Communicationsに掲載された新しい論文に書いています。
研究者は、紙のモデルから始め、スナップで、建築で使用するのに十分な固体を構築できることを証明しようとしました。
「接着された紙のモデルがありましたが、これは大変な作業でした。紙のモデルは1週間後に壊れました」とOvervelde氏は言います。 「だから、「これを工学的構造にもっと持ち込めるかどうか」と考えました。 両面テープとレーザーカットの薄いプラスチックシートを使用して（1枚は厚く、もう1枚はヒンジ用に薄く）、これらのユニットを完全に平らに配置できるようにしましたが、これまでになかった特定の自由度がありました。」
そこから、チームは構造の形状を変更するさまざまな方法を実験しました。 彼らは、エアホースをキューブに通すことで正確かつ簡単に組み込むことができる空気圧作動により、可能な限り多くの方法で構造を使用できるようにすることを決定しました。 構造のどの部分が空気で満たされているかによって、形状が変化します。 「このデバイスで作成した構造はすべて再構成可能です」と彼は言います。
立方体は、平らになるように圧縮できます。 （ヨハネス・オーバーヴェルデ） Overveldeにとって、柔軟性はコンセプトの最も重要な部分です。 彼は、立方体をそれ自体の構造ではなく材料として考えるのが好きです。なぜなら、発見の価値の多くは、キューブを構築できるさまざまな方法にあると考えているからです。
グループの最初のテストキューブは50センチ角でした。 しかし、アイデアは拡張性があり、折りたたみ椅子を構築しました。 現在、研究者は、光や湿気などの周囲の手がかりに対してインフレーションメカニズムを敏感にする実験を行っています。 非常に小さなスケールでは、立方体はフォトニック結晶のように機能し、形状の変化に応じて異なる波長の光と異なる色を反射します。
「蝶の羽がある場合、構造は色を与えます。 したがって、色を変更したいデバイスがあれば、それを模倣できます」とOvervelde氏は言います。 「反対側では、建築アプリケーションについて考えます。 熱に反応するようにした場合、この構造の壁を開いて呼吸することができます。 水に反応する構造を作ることができたので、雨が降ると自動的に閉じます。」
この技術には多くの用途があります。 （ヨハネス・オーバーヴェルデ） Overveldeは、このコンセプトが機能することを証明しました。そして今、彼はそれがどのように適用できるかを見たいと思っています。 フォトニッククリスタルと可動アーキテクチャに加えて、医療機器から、身体に簡単に挿入できるように平らに詰め込めるロボットから、ロボットや展開可能な宇宙船まで、あらゆる用途に使用できると考えています。
「他の研究者がどのようにそれを取り上げるのか、本当に興味があります」と彼は言います。
