Umjetnica i dizajnerica koja u svoj rad često ugrađuje tehnologiju, Lauren Dreier odlučila tiskane ilustracije ponoviti u 3D obliku. Upotrijebila je plastični materijal nalik vrpci kako bi izradila kupolu i dobila kvrgavu geometriju. Čudna strukturna mehanika zainteresirala je istraživače s Princetona koji su strukturu nazvali bigonskim prstenom. Stvorili su višestruke geometrije koje proizlaze iz različitih ponašanja petlje. 

Prilagodljiv numerički okvir

Prema radu objavljenom u časopisu Journal of Mechanics and Physics of Solids, numerički okvir koji stoji iza otkrića može se primijeniti na bilo koju općenitu mrežu elastičnih šipki, bilo da je izrađena od niti, bambusa ili plastike. To bi također moglo dovesti do stvaranja novih proizvoda i tehnologija sposobnih mijenjati oblik kako bi poboljšali performanse u promjenjivim uvjetima, od svemirskih letjelica do nosivih tehnoloških uređaja.

Kako bi istražila fiziku projekta nadahnutog čipkom, Dreier se povezala s postdoktorandom  Tianom Yuom. Za razliku od tradicionalnih proizvođača čipke, istraživači su svoje kreacije složili u labave, petljaste formacije. 

"Sve je u stvaranju viška prostora između čvorova", objašnjava Dreier. Tim je započeo izradom zatvorenih struktura, bigona, fiksiranjem krajeva dviju u početku ravnih traka pod određenim kutom, stvarajući oblike nalik oku ili bademu. Slično metalnim kopčama za kosu iz devedesetih, bigoni su pokazivali bistabilnost, odnosno dva različita stabilna oblika između kojih bi se strukture mogle prebacivati ​​kad ih se lagano pritisne. 

Istraživači su potom višestruke bigone povezali u lanac, a potom i u petlju, povezujući njihove krajeve. Bistabilni bigoni zajedno su stvorili strukturu koja može oblikovati brojne moguće geometrije. Strukture su bile multi stabilne, što znači da su se sastojale od oblika stabilnih neovisno o drugima. Ponašanje bigonskih prstenova, kako su nazivali ove nove oblike, moglo se prilagoditi podešavanjem kuta presjeka i omjera traka koje su činile bigone te promjenom broja bigona koji čine prsten.

Svemirske tehnologije

Dok je Dreier gradila strukture, Yu je koristeći Kirchhoffove jednadžbe stvorio specifičan numerički model kako se tanka, elastična šipka ponaša pod opterećenjima. Istraživači su uspjeli potvrditi točnost modela koji prepoznaje različite konfiguracije bigona ili bigonskih prstenova. Matematička predviđanja provjerena su kroz fizičke modele.

Na kraju su izradili i novi numerički model koji bilježi multistabilno ponašanje i može se primijeniti na mehaniku drugih isprepletenih elastičnih mreža.

Daljnja istraživanja mogla bi dovesti do novih dizajna materijala koji moraju biti stisnuti kako bi zauzeli što manje prostora, ali poprimaju puno veći oblik kad se raspakiraju. Na primjer, materijali i strukture koji odlaze u svemir moraju se složiti u snop, staviti u raketu, a zatim se što više proširiti. 

Robotske ruke, nosiva tehnologija...

Ostale potencijalne primjene uključuju nove mekane robotske ruke, razne igračke, ali i nosivu tehnologiju. Mogao bi se tako izraditi tekstil koji se ukruti kako bi podupirao ruku u određenom položaju, a olabavio u drugima. 

Projekt je ukazao i na uglavnom neiskorištenu vrijednost interdisciplinarne suradnje umjetnika i inženjera. Iako se umjetnost obično pokreće intuicijom i osjećajima koji djeluju izvan područja znanstvenog mišljenja, "to može dovesti do otkrića nekih zanimljivih pojava", rekao je Dreier. "Različiti svjetovi mogu se spojiti na vrlo relevantan način."