Buigende muur wint ontwerpprijs

Interactive Wall is Good Desgin

De Good Design Awards worden ieder jaar toegekend door het Chicago Athenaeum (museum voor ontwerp en architectuur) in samenwerking met het Europese centrum voor architectuur, kunstontwerp en stedelijke studies. De lijst voor 2009 vermeldt ongeveer 700 onderscheidingen in categorieën elektronica, huishoudelijke apparaten, meubels en nog veel meer.

De ‘Interactive Wall’ van hyperBODY in opdracht van Festo valt in de categorie Robotica / Bionica, net als twee andere inzendingen van Festo.

De buigzame muur bestaat uit zeven stuks flexible vinnen van zes meter hoog. De vinnen kunnen buigen dankzij ingebouwde kunstmatige spieren. De TU-vakgroep ontwierp de muur voor Festo als ‘aandachtstrekker’ op de Hannover Messe in 2008, vertelt projectmanager ir. Chris Kievid.

“De opstelling heeft zestien sensoren”, legt Kievid uit. Die meten de afstand tot de bezoekers en tot nevenstaande vinnen. Hiermee komt een beweging tot stand die reageert op bezoekers, maar die ook een autonome choreografie heeft. Lichtspots zijn een weerspiegeling van de mate van activiteit en bovendien zenden de elementen ook een zoemtoon uit.

De Bouwkunde vakgroep hyperBODY van professor ir. Kas Oosterhuis is vooral geïnteresseerd in interactieve architectuur en ziet de interactieve muur als een stap naar de dynamische geluidswal, die zich alleen opricht als er veel verkeer is.

De prijswinnende opstelling is niet meer live te zien. Wel staat er een demofilpmje op internet.

“Sinds de jaren tachtig wordt gewerkt aan minuscule apparaatjes die mechanica en elektronica integreren”, vertelt Witkamp. “Die worden bijvoorbeeld gebruikt in airbag triggers. Om die apparaatjes van micro- naar nanoniveau te brengen, kun je de bestaande methoden verder miniaturiseren. Maar je kunt ook kijken of je moleculen aan het werk kunt zetten. Dat laatste heb ik gedaan.”
Tot de verschillende moleculen die je hiervoor kunt inzetten, behoort het koolstof nanobuisje, dat vanwege zijn zuivere kristalstructuur uniforme eigenschappen heeft. Nanobuisjes zijn het sterkste en stijfste materiaal op aarde, als je er aan trekt. Ook zijn de buisjes zeer licht en zo klein dat er weinig kracht nodig is om ze te vervormen en bij die vervorming verandert onmiddellijk de weerstand ervan. Kortom, een ideaal molecuul om eens nader te bestuderen voor Witkamp, die afgelopen maandag promoveerde op een hoog frequente nano-resonator, ofwel een nanobuisje dat over een kuiltje gespannen is.
Eerste vraag: hoe maak je zoiets? Witkamp: “Je begint met een siliciumchip met daarop een oxidelaag. Daarop breng je een grid aan van platina-markers en een aantal katalysatoreilandjes van metaaloxides. Vervolgens warm je de chip op tot negenhonderd graden, waardoor de katalysator smelt, maar het platina niet. Als je hier methaangas langs leidt, lost de koolstof op in de plasjes katalysator. Raakt het plasje verzadigd met koolstof, dan groeit er een nanobuisje uit.”
“Je houdt dan een oppervlak over waarop verschillende nanobuisjes liggen, die door de Van der Waalskrachten op hun plek blijven liggen. Dankzij de platina-markers zijn ze precies te lokaliseren en kun je aan de uiteinden ervan elektroden aanbrengen. Vervolgens gebruik je waterstoffluoride om de oxidelaag onder het nanobuisje weg te etsen.”
Het resultaat is eigenlijk een transistor, met twee elektroden aan de uiteinden en een schakelspanning in de siliciumlaag eronder. Maar omdat het buisje vrij hangt, spelen ook mechanische krachten een rol. Zo kan bijvoorbeeld de nanobuis worden verplaatst door de schakelspanning op het silicium te veranderen. Door de kleine straal zal door deze verplaatsing namelijk mechanische spanning worden geïnduceerd in de nanobuis, waardoor de veerconstante verandert. Het in kaart brengen van alle eigenschappen van dit apparaat was het doel van Witkamps onderzoek. De meest voor de hand liggende was het vinden van de eigenfrequentie van de ‘snaar’, afhankelijk van de schakelspanning die erop gezet werd. Dat lukte. De eigenfrequentie blijkt erg gevoelig voor het voltage, zodat de resonator in potentie een extreem nauwkeurig meetinstrument kan zijn, waarmee heel kleine gewichten (een enkel heliumatoom) en verplaatsingen kleiner dan een nanometer zijn vast te stellen.
Het pièce de résistance van Witkamps onderzoek was het meten van het energieverlies van de resonator. Een van de problemen bij het miniaturiseren van dit soort apparaatjes is namelijk dat er energie weglekt door onvolkomenheden, zoals fouten in het kristalrooster. Bij nanobuisjes zou dat in principe echter niet het geval moeten zijn, want daarvan is de kristalstructuur extreem regelmatig en rigide. Witkamp koelde een van zijn resonatoren af naar twintig milliKelvin en nam daar waar dat het weglekken van energie uiterst beperkt is.
Helaas lukt het nog niet goed dat bij kamertemperatuur ook aan te tonen. Witkamp vermoedt dat de resonator gedurende het fabricageproces op de een of andere manier vervuild raakt, waardoor de eigenschappen minder optimaal zijn. Hij hoopt dan ook verder te kunnen werken aan het verfijnen van de resonator. “Met nanobuisresonatoren bevind je je op de grens tussen klassieke en quantummechanica”, vertelt hij enthousiast. “Er wordt bijvoorbeeld al lang gezocht naar een instrument om de nulpuntbeweging, ofwel beweging bij 0 Kelvin, van een mechanisch object te meten, maar dat is nog steeds niet gelukt. Een resonator als de mijne zou het in een verbeterde versie misschien kunnen worden.”

Interactive Wall is Good Desgin

Interactive Wall is Good Desgin

Interactive Wall is Good Desgin

De Good Design Awards worden ieder jaar toegekend door het Chicago Athenaeum (museum voor ontwerp en architectuur) in samenwerking met het Europese centrum voor architectuur, kunstontwerp en stedelijke studies. De lijst voor 2009 vermeldt ongeveer 700 onderscheidingen in categorieën elektronica, huishoudelijke apparaten, meubels en nog veel meer.

De ‘Interactive Wall’ van hyperBODY in opdracht van Festo valt in de categorie Robotica / Bionica, net als twee andere inzendingen van Festo.

De buigzame muur bestaat uit zeven stuks flexible vinnen van zes meter hoog. De vinnen kunnen buigen dankzij ingebouwde kunstmatige spieren. De TU-vakgroep ontwierp de muur voor Festo als ‘aandachtstrekker’ op de Hannover Messe in 2008, vertelt projectmanager ir. Chris Kievid.

“De opstelling heeft zestien sensoren”, legt Kievid uit. Die meten de afstand tot de bezoekers en tot nevenstaande vinnen. Hiermee komt een beweging tot stand die reageert op bezoekers, maar die ook een autonome choreografie heeft. Lichtspots zijn een weerspiegeling van de mate van activiteit en bovendien zenden de elementen ook een zoemtoon uit.

De Bouwkunde vakgroep hyperBODY van professor ir. Kas Oosterhuis is vooral geïnteresseerd in interactieve architectuur en ziet de interactieve muur als een stap naar de dynamische geluidswal, die zich alleen opricht als er veel verkeer is.

De prijswinnende opstelling is niet meer live te zien. Wel staat er een demofilpmje op internet.