تطوير مواد قابلة لتغيير الحجم والصلابة وتسمح بإعادة برمجة المباني

طوَّر فريق من المهندسين نوعًا جديدًا من المواد لبناء مكعبات قابلة للطي يمكن برمجتها لتغيير الشكل والحجم والصلابة وإعادة هيكلتها من جديد، سميت بـ"المواد الملتوية" واستخدم فيها التنمية الحديثة "أوريغامي".

وتسمى هذه التقنية وحدات أوريغامي أيضًا، وتتضمن بناء عناصر مماثلة متعددة وتجميعها في نموذج أكبر، وفي حالة كانت المواد الملتوية، والتي أنشأها مهندسون من جامعة هارفارد، تتكون كل وحدة من ستة مكعبات مفتوحة تعلق مع بعضها من الحواف، وتشبه النتيجة هيكلًا ثلاثي الأبعاد معروف باسم المكعب المقذوف.

ويشير الباحثون إلى أنها يمكن أن تنتج أنواعًا جديدة من المباني المحمولة المعرضة للانهيار أو الطي، فالتغيرات المادية وصلابة البناء تتغير بتغير الشكل، ويمكن إعادة هذه المباني من جديد عن طريق تغيير شكلها، ويمكن لهذه التقنية أن تستخدم لتطوير أنواع جديدة من الأسطح قابلة للسحب والطي أو الجدران التي يمكن أن تغير شكلها حسب الطلب، وبتجميع المكعبات المقذوفة في شكل ثلاثي الأبعاد أكبر يمكن للباحثون بناء مواد هيكلية جديدة مع خصائص جديدة مثيرة للاهتمام.

ويضاف لقاعدة المكعبات محركات هوائية تسمح لها بأن تكون قابلة للطي أكثر من الحواف، وتحريك كل الهيكل في النهاية، ويوضح أحد المشاركين في العميلة يوهانس أوفرفيلد "صممنا هياكل رقيقة من الجدران القابلة للطي لإعادة برمجتها المعمارية من جديد، والتي يمكن التحكم بشكلها وحجمها وصلابتها بشكل مستمر"، وربط الباحثون 64 خلية فردية في تجمع "أكس فور أكس فور 4" لإنشاء نموذج قابل لتمدد والتقلص وتغيير الشكل ويمكن فرده، وكلما تغير الشكل تغيرت صلابة النموذج، ويضيف اختلاف الخواص الفيزيائية للمواد بعدًا رابعًا غير الطول والعرض والارتفاع، مما يجعل المواد مرنة لتغيير شكلها.

وأشار المهندس في مدرسة بولسون للهندسة والعلوم التطبيقية، كاتيا بيرتولديو "نحن لا نفهم فقط كيف تغير المواد شكلها، ولكننا نستطيع تحفيز هذه الخاصية من أجل الحصول على الشكل الذي نريده، ويشير هذا الابتكار إلى مواد جديدة قابلة للطي تمامًا، ويعمل من المقياس النانوي إلى نطاق المتر ويمكن استخدامه لصنع أي شيء من الدعامات الجراحية للقباب المباني التي تحمي من الكوارث".
 
وتشمل قائمة الاستخدامات الأخرى لهذه المادة العمارة الديناميكية أو تشكيل السيارات لتقليص حجمها في المدينة كي يمكن ركنها في مكان صغير، وأكد تشاك هوبرمان من كلية هارفرد للتصميم "هذا النظام الهيكلي له آثار رائعة للهندسة المعمارية الديناميكية بما في ذلك الملاجئ المحمولة وواجهات المباني للتكيف مع السحب، ويمكن أن توفر مزايا فريدة مثل كيفية دمج الأسطح، وإعادة هيكلتها بطريقة سهلة، والقدرة على فردها".