U svakodnevnom životu smo okruženi predmetima koji imaju svojstva koja im omogućavaju da obavljaju određene funkcije. Krutost i mekoća omogućavaju objektu da izvrši određenu funkciju. Ova svojstva su naizgled suprotne prirode i jedna imovina se ne može menjati za drugu.
Na primer, jastuci su mekani da obezbede neophodnu amortizaciju i udobnost. Oklagija je kruta i okrugla da bi mogla da se kotrlja preko testa. Jednom kada su ovi objekti proizvedeni, ta svojstva se ne mogu menjati. Jastuk ne može da izravna testo, a oklagija ne može da pruži podršku za glavu i vrat.
Ali zamislite da bi se predmet mekan poput jastuka mogao pretvoriti u predmet krut poput oklagije. Jednostavnim prekidačem, taj objekat bi mogao da dobije svojstva i funkcije čvrstog materijala i, sa još jednim klikom, svojstva i funkcije mekog materijala.
Materijal koji bi to mogao da uradi omogućio bi objektu da ima više funkcija. Ova multifunkcionalnost bi sama po sebi donela značajan pad u korišćenju naših resursa. To bi predstavljalo promenu paradigme za održivu budućnost svakodnevnih tehnologija.
Zajedno sa drugim naučnicima o materijalima, fizičarima i inženjerima, moje istraživanje istražuje ono što opisujemo kao rekonfigurabilne mehaničke metamaterijale. Ovo su klasa reprogramabilnih višenamenskih metamaterijala sa transformabilnom unutrašnjom arhitekturom.
Ovi materijali imaju tri antagonistička – naizgled kontraaktivna – svojstva: floppiness, rigidnost i multistabilnost. To znači da korisnik može ponovo programirati, na zahtev, da njihova svojstva budu ili kruta ili mekana ili, ako je potrebno, čak i multistabilna.
Predmet napravljen od ove sve-u-jednom klase metamaterijala može postati krut da se odupre primeni spoljašnjih sila kao kruta struktura, oblikovati se kao disketni mehanizam ili uhvatiti i apsorbovati energiju kao multistabilan materijal.
Materijal koji može da stekne – nakon proizvodnje – osobine bilo strukture, mehanizma ili multistabilne materije, to čini zbog rasporeda svog gradivnog bloka, u ovom slučaju, meta šarke.
Ovo preuređenje se može pokrenuti primenom sila na određenim tačkama pritiska. Tokom procesa rekonfiguracije, njihove ivice dolaze u kontakt, na kraju se spajaju i zatvaraju centralnu prazninu, formirajući fleksibilnu šarku. U jednoj konfiguraciji, građevinski blok je krut jer metalna šarka nije formirana, dok, u drugoj, aktivacija meta šarke generiše lokalnu rotaciju oko centralnog stožera, čineći ga disketnim.
Rekonfigurabilni građevinski blok se može koristiti za kreiranje multifunkcionalnih struktura sa svojstvima koja se mogu ponovo programirati. Na primer, jednodimenzionalna greda se može učiniti da se ponaša ili kao kruta ili disketa struktura pod opterećenjem primenjenim na njegovom srednjem rasponu.
S druge strane, teseliranje građevinskog bloka u dve dimenzije omogućava kreiranje tri tipa rekonfiguracija, od kojih svaka odgovara datoj klasi makroskopskih čvrstih tela, bilo krutih, disketnih ili multistabilnih na granici između ove dve. Moguća su i proširenja na tri dimenzije.
Multifunkcionalni proizvodi koji mogu imati koristi od reprogramiranja svojstava obuhvataju više sektora. Pored fizičkih svojstava, mogu se reprogramirati i druga geometrijska svojstva. Na primer, rekonfiguracija jediničnih ćelija može doneti opšte promene u veličini i obliku proizvoda.
Multifunkcionalna vešalica je samo jedan primer. Selektivnim aktiviranjem određenih šarki, vešalica se može srušiti radi uštede prostora i lakšeg transporta, kao i da se po potrebi postavi u različitim veličinama i oblicima za smeštaj odeće različitih veličina. Ovo obezbeđuje neviđeni nivo multifunkcionalnosti, što dovodi do održivog korišćenja resursa.
Ova sve-u-jednom klasa metamaterijala pomaže u stvaranju višenamenskih proizvoda. Ova multifunkcionalnost obećava smanjenje upotrebe resursa, otvaranje održivog puta ka našoj tehnologiji budućnosti i doprinos postizanju ciljeva održivosti koje je naš svet postavio, čime se otvara put za zeleniju i otporniju budućnost.
