微觀仿生設計在現代家用紡織品中的運用

劉 琳

(江西服裝學院，江西南昌，330201)

隨著社會經濟的飛速發展，工業化、城市化進程的加快，人類過度開發自然資源,導致自然生態環境持續惡化，也破壞了資源環境系統的平衡[1-2]。近幾年，社會倡導的節能、低碳環保生活方式日漸深入人心，人們希望能更多地親近和融入自然，但是在現代社會的快節奏生活方式下，人們難以滿足自身的情感和個性化需求，所以在挑選家用紡織品時更傾向于仿生設計類產品。仿生設計分為宏觀和微觀兩個角度，宏觀仿生設計在家用紡織品中已廣泛應用，而對于微觀仿生設計的研究卻涉及較少，在自然界中微觀生物的色彩、結構、形態、肌理及功能等特征卻超越了人們的想象。針對微觀仿生設計在家用紡織品中的應用研究，可以拓展家用紡織品的設計思路，為家用紡織品設計注入新的創作元素，滿足了人們多元化的需求[3-4]。

1 微觀仿生設計的概念及分類

仿生設計亦可稱之為設計仿生學,它是一門新興邊緣學科。設計仿生學涵蓋的學科非常廣泛，有生物學、材料學、工程學、人機學、物理學、電子學、控制學、色彩學、心理學等[5-6]。仿生設計學按照仿生角度進行分類有宏觀仿生設計和微觀仿生設計。

宏觀仿生設計是指通過肉眼觀察和分析仿生對象的色彩、形態、結構、肌理等特征，并按照設計需求提取相應的仿生元素運用到產品設計中。通常來講，宏觀仿生設計包括對植物仿生、動物仿生、無生命自然物的仿生。微觀仿生設計是指運用儀器設備觀察自然界中的微生物、動植物等的微觀組織或微觀形態、結構、功能的特征，經過分析整理后，結合產品設計的過程。隨著信息技術和科技水平的提高，微觀仿生設計學運用到家用紡織品設計中是一個具有現實意義的研究課題，人類對自然界的認識是一個長期的探索過程，微觀世界的神秘面紗還有待于人們去揭開,以展示其獨有的魅力與價值。

2 微觀仿生設計的研究現狀

在20世紀80年代仿生設計才開始廣泛應用于工業、建筑、家居用品等領域。但如果究其具體應用的時期卻很久遠，早有春秋戰國魯班從帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子，文藝復興時期建筑中出現了女塑像柱，以及中國古代的隱花孔雀紋錦、鳥花卉紋綺等提花絲織品均是傳統意義上的宏觀仿生設計佳作。微觀仿生設計在早期局限于當時的科技水平，未能有太多的涉足，所以相關的研究資料匱乏。

微觀仿生設計隸屬于仿生設計學的一個分支，目前在紡織材料、醫學、建筑領域應用非常普遍，但是在家用紡織品設計中的應用研究并未深入，即便是美國、德國、日本等發達國家的研究者專門針對微觀仿生設計進行深入研究的也不多見[7]。德國Barthlott教授通過對荷葉表面的微觀結構和元素進行分析，發現荷葉表面有精細的微米加納米雙重結構，具有超疏水性能，并將這種性能命名為荷葉效應，也叫作自清潔效應。Shang等從荷葉的自清潔功能中得到啟示，并運用溶膠-凝膠法制備出仿生超疏水性納米TiO2材料。Gu等在顯微鏡下觀察和分析蝴蝶翅膀超微結構，利用納米乳化技術制備出仿生裝飾材料，經過氟化硅烷表面修飾后，該材料具有超疏水性能。天津工業大學的周存等運用微觀仿生理念，采用溶劑誘導結晶法在導電織物的表面構造微觀粗糙結構，經過甲基三氯硅烷修飾后，得到耐水洗超疏水導電聚酯織物，該織物可用于開發防靜電和電磁屏蔽類紡織品。天然蜘蛛絲具有質量輕、彈性好、阻尼高及形狀記憶等優良特性，美國Biotechnologies公司通過觀察和分析天然蜘蛛絲的結構和功能，利用蛋白基因仿生生物表達法，成功制備出天然蜘蛛絲仿生材料，稱之為“生物鋼”，這種纖維可用于織造特殊紡織品。美國科學家運用高倍電子顯微鏡觀察北極熊的毛發，發現北極熊的毛發呈管狀結構，如同微小的“光導管”，能夠接收紫外線并阻隔在毛發中，具有保溫及自動增溫的功效。研究人員仿生北極熊毛發的形態結構，成功制備出人造中空纖維，可用于制作防寒類服裝及家用紡織品。澳大利亞的Speedo公司研究人員通過在電子顯微鏡下觀察鯊魚皮小齒狀盾鱗結構，發現鯊魚皮可以有效阻止漩渦的形成，降低水阻力對其游動的影響，研究人員仿照鯊魚皮的特性，成功開發出著名的仿鯊魚皮泳衣。鯊魚皮仿生泳衣見圖1。

現代家用紡織品是人們日常生活中的必需品之一，微觀仿生設計應用在紡織材料領域已取得了一定研究成果，如果能在家用紡織品的開發中成功引入微觀仿生設計理念，將為現代家用紡織品注入新的創作元素和設計理念，有助于提升家用紡織品的設計水平及產品附加值。

3 家用紡織品中微觀仿生設計的研究對象與內容

3.1 微觀仿生設計研究對象

人眼作為意識感覺器官，擁有對物體色彩分化和深度意識的光感和視覺，辨別事物非常敏感精確，但是面對生命體豐富的大自然，人眼能夠觀察到的事物卻極為有限。家用紡織品中微觀仿生設計的研究對象包括自然界中的微生物、微觀動植物、微觀無機物、微觀形態、微觀組織、微觀結構等，探索其色彩、形態、結構、肌理及功能等特征，將其用于相對宏觀的家用紡織品設計中，賦予現代家用紡織品豐富的創作靈感及素材。

3.2 微觀仿生設計研究內容

微觀仿生設計涵蓋的研究內容十分廣泛，只要能夠超越現有產品屬性的微觀仿生對象，均值得家紡設計師去借鑒與探索。家用紡織品中微觀仿生設計的研究內容包括微觀色彩仿生、微觀形態仿生、微觀結構仿生、微觀肌理仿生、微觀功能仿生、微觀材質仿生、微觀靜態仿生、微觀動態仿生等方面。微觀仿生設計是以仿生學為基礎，對自然規律或者自然現象的高度提煉與總結，相對于宏觀仿生設計更具有深層次的研究意義。

4 家用紡織品中微觀仿生設計方法

4.1 具象與抽象仿生法

在繪畫與設計領域中，具象主要是指客觀物體自身存在的形態、結構、色彩、肌理等，是物體最直觀的形象。微觀具象仿生法是以仿生對象的形象特征為出發點，在產品設計中將仿生對象的某一特征或多種特征逼真地再現出來。具象仿生法較少加入設計師的主觀思維，基本上是對仿生對象特征的復制，所以設計出的產品形象容易被消費者識別與接受。比利時設計師 Maarten De Ceulaer 運用微觀仿生法設計出了造形奇特的系列沙發，并命名為 Mutation Series。細胞圖變仿生沙發見圖2。該款沙發表面采用天鵝絨面料制作，造形仿生細胞圖變的形狀，整體造型視覺效果極佳，充滿了設計感與現代感。

抽象相對具象而言，是指通過分析與綜合的途徑，運用概念在人腦中再現對象的質和本質的方法。家用紡織品中的微觀抽象仿生法是運用提煉概括、夸張變形等處理方法將抽象的形象再現在產品設計中。在現代主義盛行的今天，抽象設計思維家用紡織品日益得到了人們的理解和推崇，運用微觀抽象仿生法設計的家用紡織品具有意象化和符號化的特征，能夠滿足人們個性化的家居裝飾需求。細胞壁結構仿生織物壁布見圖3。圖3中的墻面裝飾織物圖案運用了微觀抽象仿生法設計，圖案的紋樣是仿生微觀細胞壁的形態，體現出另類的設計風格。

4.2 整體與局部仿生法

人類觀察事物的一般規律是從整體到局部，再從局部到細節，家用紡織品運用整體仿生設計有助于消費者更容易理解產品的仿生涵義。整體仿生是通過觀察和分析微觀仿生對象的外部形態，并提取仿生對象形態最具代表性的特征，運用變形與抽象、夸張與組合等藝術處理手法進行創新設計。俄羅斯設計師Igor Lobanov設計了一款充氣膨脹沙發，創意靈感來源于植物的細胞組織，沙發內部采用PVC復合充氣面料制作，外部包裹全亞麻沙發面料，該款沙發還可以自由變幻成床或茶幾，形態奇特、創意巧妙。植物細胞組織仿生沙發見圖4。

局部仿生法主要有三種。一是家用紡織品整體借鑒微觀仿生對象的局部特征；二是家用紡織品局部借鑒微觀仿生對象的局部特征；三是家用紡織品局部借鑒微觀仿生對象的整體特征。局部仿生法運用到家用紡織品設計中，要求精確汲取仿生對象最具代表性的特點和優點，講究主次分明，突出表現仿生對象的優勢形態特征。人體細胞組織仿生抱枕見圖5。

4.3 形體與裝飾仿生法

形體仿生法和裝飾仿生法在仿生設計中較為重要。微觀形體仿生法是將仿生對象的形體或形態特征進行藝術加工處理后應用在家用紡織品設計中。對微觀生物、動植物等形體的仿生能夠使家用紡織品體現出超越現實的視幻美感，是一種設計手法和創作素材的突破創新。意大利Nervous System品牌的設計師Jessica Rosenkrantz 和Jesse Louis-Rosenberg就鐘情運用諸如葉脈、神經元之類的微觀元素進行創作，這也讓他們的設計作品別具一格，充滿生命力。葉脈微觀仿生織物裝飾燈罩見圖6。

裝飾設計是家用紡織品研究的重點內容，家用紡織品的重要作用就是能夠裝飾和美化家居環境空間，提升人們的生活品質。微觀裝飾仿生法是通過觀察和提取仿生對象的優勢特征，將其與家用紡織品設計有機結合，構造出適用于裝飾家居生活空間的產品[8]。人體皮膚細胞仿生裝飾畫見圖7。圖7中仿生人體皮膚細胞微觀SEM圖像創作的織物裝飾畫，運用各種顏色的絲線仿生細胞色彩和形態進行創作，將細胞生物色彩之美展現在產品設計中，極具視覺沖擊力。

4.4 靜態與動態仿生法

靜態可以理解為一個停止的狀態，動態則指不能維持現有狀態而產生動作的趨勢。

當一種物體能夠長時間地保持穩定狀態，往往體現出靜止狀態，給人的視覺感受是平靜、穩重、安逸和舒適。家紡設計師借鑒仿生對象穩定時期呈現的形態就是靜態仿生法。仿生設計家用紡織品中大多會采用靜態仿生法，這是由于靜態仿生家用紡織品所表現出的風格特色更適合裝飾家居生活空間。美國設計師埃羅·沙里寧設計的子宮椅，靈感源于人類的子宮，整個椅子采用一塊羊毛氈制作而成，給人以溫馨舒適安全感。人體子宮仿生椅見圖8。

動態仿生法是通過觀察和提取仿生對象在運動過程中呈現出的形態特征，再將某一特征運用于產品設計。動態仿生家用紡織品能夠給人以趣味化、個性化的視覺感受。水母仿生絲質面料燈飾見圖9。圖9中的這幾款水母仿生燈飾，采用透明柔軟輕薄的絲質面料制作，完美復制了微觀世界水母晶瑩剔透的質感，純白無暇的表面和動感的形態，讓這款燈飾顯得高雅又飄逸。

5 結語

仿生設計已成為現代家用紡織品重要的設計手法之一，靈活地運用仿生設計能夠給現代家用紡織品帶來獨具匠心的藝術效果。自然界中的微觀世界神秘而深奧，有著取之不盡的創作素材，將微觀仿生法運用在現代家用紡織品設計中，有助于拓展家用紡織品的設計思路和視野，激發設計師的創作靈感，具有無限的發展前景與潛力。