新材料和新技術在書籍裝幀設計中的應用分析

摘" 要：新材料和新技術為設計師提供更多的設計選擇，帶來更多創新設計的可能性，也為書籍裝幀設計提供更多元的呈現。本文對生物基材料和可變色材料兩種新材料的特性進行分析，從書籍呈現技術和燙金技術兩個方面論述新技術在書籍裝幀設計中的應用，旨在為消費者帶來更好的書籍體驗，為書籍裝幀設計者提供更多的思路，為書籍裝幀設計行業注入新的動力。

關鍵詞：新材料；新技術；書籍裝幀設計；書籍呈現；AR/VR書籍

伴隨著信息時代的到來，人們獲取信息的方式不再局限于口耳相傳與書信間，現代人獲取信息更加方便快捷。人們更傾向選用高效的方式獲取信息，例如搜索引擎和社交媒體，書籍裝幀行業設計面臨著巨大挑戰。新材料與新技術的出現為書籍裝幀行業帶來了轉機，提供了更多創新設計的可能性，不僅提升了裝幀質量和效率，還降低了能耗和污染，符合現代社會的環保需求。同時，也推動書籍裝幀設計行業向數字化、智能化、跨界化方向發展。

一、新材料在書籍裝幀設計中的應用分析

利用新技術、新原料等手段制造出性能更優良或功能更豐富的新材料，當其應用在書籍領域中時，會為書籍裝幀設計提供更多選擇，帶來諸多優勢，也更能適應新技術，迎合時代發展。當把傳統材料應用于新領域時，也可以稱其為該領域的新材料，因為它們在該領域中能發揮出新的應用特性。文章將從生物基材料和可變色材料兩個方面介紹新材料在書籍裝幀設計中的應用，幫助設計師充分了解材料的特點、耐久性、環保性等，幫助設計師更好地表達設計創意，傳遞書籍內涵。

（一）生物基材料

利用可再生生物質作為原料制造的生物基材料，不僅集環保、可持續、可降解、可再生等優勢于一身，一定程度上可以取代傳統的石化制品[1]，還會給書籍裝幀設計帶來獨有的自然意蘊。

1.藻類油墨

品牌推廣設計工作室Cast Iron Design在科羅拉多州博爾德的城市手冊項目中，首次使用了以藻類為原料制備的天然環保油墨（如圖1、圖2）。產品由20%的顏料（來自藻類生物）、70%的植物油和10%的添加劑組成。該城市指南印在再生紙手冊上，墨水、紙張都是可持續的。

藻類油墨相較于傳統墨水有更好的環保性。傳統墨水中含有一些揮發性有機化合物，如笨、甲醛等物質，在印刷中會直接揮發到空氣中，造成空氣污染。同時，印刷廢棄物和廢水若排放不當也會造成水體污染、土壤污染。此外，傳統墨水中的有害物質也會對印刷工人和使用者的健康造成潛在威脅。而藻類油墨采用天然藻類原料，不含毒性物質和污染物，不會對人和環境造成污染。藻類在自然環境中有良好的降解性，不會對土壤和水體造成污染，又可以在光合作用中快速生長，是一種可循環利用的環?？稍偕牧稀?/p>

藻類中含有的豐富天然生物膠質，能夠增加油墨對介質的附著力，從而提高印刷品質。同時，藻類中含有天然的抗氧化物質如生物活性肽、硫酸多糖和類胡蘿卜素等，使得藻類油墨有著良好的抗氧化性和穩定性，防止墨水受到氧化等損傷，從而使書籍的字跡和色彩更加持久，延長書籍的使用與保存時間[2]。

2.非木纖維紙

以非木材纖維為原材料制成的非木纖維紙張，其理念是通過使用多種原材料，例如竹子、草、農作物殘渣等非木可再生材料，從而減少對木材的使用，進而達到環保和可持續的目的。期間發揮各種材料優勢，拓寬造紙的材料選擇范圍，滿足不同的需求和場景。常見的非木纖維紙張有竹纖維紙張、草纖維紙張、農作物秸稈紙張、甘蔗渣紙張等。

非木纖維紙張的制作不依賴于木材，且大部分原材料的生長速度更快，可以周期性收獲，無需大量砍伐樹木，不會對森林造成破壞。其次，如竹子、甘蔗、農作物秸稈等材料，可在更少的土地面積上種植，土地利用率更高。此外，在木材的加工、木漿的制備和紙張的生產過程中都需要大量的能源和水資源，而非木纖維更易加工和利用，加工過程相對簡單，因此更節約能源和水資源。

在書籍裝幀中使用非木纖維紙會給讀者帶來獨特的感官體驗。非木纖維紙通常保留了其材質的纖維質感，或粗疏或細膩，都流露出天然與質樸之感。以秸稈紙張為例，其紋理呈現出粗糙且不規則的紋路，有著獨特的原始與自然之美。其次，秸稈紙張制作過程中添加的化學物質極少，因此罕有傳統紙張所帶的刺激性氣味，保留了部分植物本身的自然氣息，能給讀者帶來安逸之感。

3.植物基皮革

一家墨西哥企業通過研發的仙人掌皮革——Desserto Leather，贏得了2020LVMH創新獎（如圖3）。該仙人掌產地的自然雨水和礦物已經能使其健康成長，因此無需灌溉系統，也無需除草劑和農藥。此外，仙人掌基材的取用不會對其本身造成損害，通過切開晾曬，再將其與無毒化學品混合加工，即可得到所需質地和顏色的皮革。

植物基皮革相較于動物皮革和人造皮革有更好的環保性。使用動物皮革一直飽受爭議，即涉及皮革倫理問題，其生產過程也不具備可持續性。皮革鞣制過程中會使用大量的對人體和環境造成威脅的化學制劑，也消耗大量的水資源。而為取代動物皮革的人造皮革，主要由石油基制成，缺乏生物降解性，廢棄后易對環境造成破壞[3]。此外，人造皮革生產過程中產生的有害物質也會對人體健康造成影響。

皮革在書籍裝幀中的應用可追溯到古代，應用在書籍多個部位。對于皮革的選用，從一開始的動物皮革，到逐漸被人工皮革替代，進而發展到對植物基皮革等環保皮革的熱衷。使用仙人掌、菠蘿葉、葡萄皮等植物材料制成的皮革，其成品可以模擬真皮的質感和外觀，也具有真皮的柔韌性和耐用性，其質感因不同植物而異，也取決于處理和加工過程，其細膩和順滑的特性以及天然的質感增加了書籍的韻味。植物基皮革也可結合不同工藝，例如燙金、壓花等，實現紋理和圖案效果，根據不同的需求和設計理念，制作出獨特且風格鮮明的皮革。同時，植物基皮革即可保留原生顏色，也可配合天然染色劑調配出各種顏色，不僅滿足了對于環保性的要求，還擁有獨特的藝術性和審美性。

（二）可變色材料

通過溫度、光照或化學反應等方式實現顏色變化的可變色材料，將其應用在書籍裝幀中可以為書籍帶來豐富的趣味和生命力。根據工作原理，可以將可變色材料分為光敏變色材料、熱敏變色材料、電致變色材料、化學反應變色材料。

1.光敏材料

光敏變色材料通過吸收特定波長的光，再將其轉化為能量，從而改變顏色（如圖4）。變色效果取決于其分子結構和所受光的波長，也受光照時長等因素影響。此外，一些光敏變色材料具有多種顏色狀態，如在不同波長的光照下會呈現不同的顏色[4]。

光敏原材料常通過液態或粉末形式涂敷在各種介質表面，也可混合入其他材料中應用于介質表面，也可通過薄膜形式附著于介質表面，在適應不同介質的同時，也能表達出不同的質感，增加觸覺與視覺的豐富性，提供更豐富、更多元的書籍體驗。常見應用成品有光敏涂料、光敏顏料、光敏樹脂、光敏粘合劑、光敏薄膜等。

光敏材料可廣泛參與書籍各部分設計，創造出獨特的視覺體驗，實現書籍的動態變化、情節可視化和書籍互動等效果。表達手法也豐富多樣，例如，隱藏書中部分信息，讓讀者利用光線解鎖隱藏部分；通過改變照射光線的強度和種類，改變顏色的色相和飽和度，以此來代表書籍主題中的情節、氛圍的改變；通過光線的反射原理，制造出漸變和不同角度下的變換效果。這些表達手法既可以增加讀者對書籍的探索性，也能體現并豐富書籍內涵。

2.熱敏材料

熱敏材料憑借其感溫變性特性，廣泛應用于印刷、溫度測量、自適應材料、智能材料和傳感器等領域。在一定溫度范圍內，這些材料的屬性或狀態會發生可逆變化（如圖5）。

熱敏材料在書籍裝幀設計中常用作熱敏紙張、熱敏塑料、熱敏墨水等。以熱敏紙為例，它是熱敏材料通過覆蓋層的形式制備的特殊紙張，其覆蓋層稱為“熱敏層”[5]。當熱敏層受熱時會發生變色反應。除了呈現顏色變化外，熱敏材料還可以通過控制粘性的方式表現。比如，熱敏膠粘劑在加熱時，其粘性會發生改變，從而實現膠粘和剝離的功能。

熱敏材料在書籍裝幀設計中有著多樣的應用。例如，通過觸摸熱敏紙制成的書籍封面，觸發顏色變化，以此呼應書籍主題，豐富書籍內涵；在封面或內頁上使用熱敏墨水印刷隱藏的文字或圖像，在讀者觸摸或使用熱源時，呈現隱藏的文字或圖像，增加書籍趣味性和探索性；實現在不同溫度下呈現不同的文字和圖像，以實現書籍與環境的交互，賦予書籍生命力?？傊?，將熱敏材料的變色效果設置在情節關鍵時刻或與書籍主題合理結合，可以增強情緒渲染或故事敘述的張力，提供更豐富的閱讀體驗。

二、新技術在書籍裝幀設計中的應用分析

新技術影響著書籍的生產、傳播和使用方式，不僅能降本增效，還能豐富書籍的形態和多樣性。同時，多媒體技術的應用，也可以使書籍更加生動呈現，增強了閱讀的趣味性和體驗感。新技術為書籍裝幀帶來了更多可能，也使創意更好地實現，更多元地展現。本文從書籍呈現技術、燙金技術兩個方面分別介紹新技術在書籍裝幀設計中的應用。

（一）書籍呈現技術

1.躍然紙上——現實增強技術

將計算機生成的虛擬圖像或信息疊加到真實場景中的增強現實技術（如圖6），其實現是一個多學科交叉合作的過程，其廣泛運用了計算機視覺、圖像處理、傳感器等多種技術手段，將計算機生成的視聽虛擬信息進行仿真后，應用到真實世界中，兩種信息互為補充，以此實現對現實世界的“增強”[6]。

通過在書籍上添加可以被讀者掃描的標記或圖案，觸發虛擬內容的顯示。這些標記和圖案可以添加在書籍的各個部位，例如封面、書脊、書簽等處，以實現不同的需求。這些虛擬內容可以包括3D模型、動畫、音頻或視頻，可以實現虛擬角色互動、虛擬筆記、增強詞典等功能，以豐富閱讀書籍的多元體驗。

現實增強技術在書籍裝幀設計領域有很強的實用性。例如在科學類書籍中，可以運用該技術將化學反應的過程以動態立體模型的形式呈現，讓觀者更直觀地理解反應過程、物質的變化以及反應速率等信息，實現抽象的科學概念可視化。在藝術性上，該技術可以實現更豐富的設計表達。設計師可以利用該技術的交互特性，實現圖文可視化的同時，有更多的細節呈現；也可以創新地應用視覺元素，還可以加入更多創意元素，實現更具藝術性的視覺表達。

2.身臨其境——虛擬現實技術

虛擬現實技術的實現需要多個技術和步驟協同，包括計算機圖形學、交互設備和反饋技術、空間定位和定向技術、人工智能和模擬技術等，創建可以沉浸其中的虛擬環境，同時包含多種感官反饋，從而使處于虛擬世界中的人產生身臨其境之感[7]。該技術可應用于如醫學、軍事、航空航天、印刷及出版物、醫療等領域。

虛擬現實技術可以改變內容的呈現方式，將書籍中的文本、插圖等平面元素轉化為更加生動、立體的三維場景，打破平面的限制，并通過頭戴式顯示器、立體音頻、反饋設備、交互等技術，使讀者可以在虛擬環境中實現自由移動、觀察、互動等操作，讓讀者身臨其境地感受書中情境，加強對書中虛擬環境的代入感（如圖7）。該技術還提供了多元的交互方式，常見的有通過肢體動作、控制器或手柄、視覺追蹤、虛擬屏幕或鍵盤等。

虛擬現實技術在書籍裝幀中已經得到廣泛應用。在科普書籍中探索原始叢林、海底世界、古代遺址等；進入小說場景，清晰地理解小說的劇情和人物關系，體會小說含義；在醫學類書籍中更深入地了解人體結構、器官位置和功能；在英語課本中，為學生提供語言學習的場景，創造出身臨其境的語言學習環境，提高學生的英語聽說能力；在農學類書籍中直觀地了解不同作物的生長過程、灌溉模型等信息。

（二）燙金技術

1.流光溢彩——鐳射燙金技術

利用激光技術進行燙金加工的鐳射燙金技術，其原理是利用激光束使燙金材料熔化并粘附在底材表面，從而實現燙金效果。通過這項技術進行加工后，印刷品的表面能夠呈現出金屬質感、高光澤度和豐富的圖案層次，通過對自然光的折射或漫射，可以達到增強視覺效果的作用（如圖8），目前已應用于印刷、包裝、紙品、皮革、布料等領域[8]。

鐳射燙金技術通過激光束和計算機控制，可以精確定位和控制加熱區域，實現高精度和快速燙印，有著更高的制備效率。鐳射燙金技術還可以應用于紙張、皮革和塑料等不同材料之上，亦可以適應不同形狀物體，從而滿足不同需求，實現個性化和多元化。此外，該技術的實現過程是非接觸性的，直接通過激光束照射物體表面進行加熱粘合，無需接觸物體表面，因此可以避免對物體造成磨損和污染。

加工后的金屬箔在光線下熠熠生輝，強調燙金信息重要性的同時，提升作品的質感與審美性，賦予書籍獨特的視覺享受。根據不同的金屬箔材質、基材以及光照條件，會呈現出不同的色彩和紋理效果。此外，該技術還可與雕刻、凹印、凸印等技術相結合，與材質本身的紋理、顏色相呼應，營造出更為豐富的質感與層次感，帶來更多樣化的視覺和觸覺體驗。這些視觸元素不僅能給書籍帶來精致感與工藝感，提升書籍的視覺吸引力，還能更好地迎合書籍主題的表達。

2.彈性燙金技術

運用彈性燙金膜進行燙金的彈性燙金技術，其制備流程首先選擇合適的基材，如PET薄膜，然后使用燙金設備將燙金膜的圖案或文字印制在基材上。之后通過高溫將彈性金屬箔燙印到對應作品上，形成獨特的金屬效果，最后進行冷卻和去膜處理。因其制成的金屬膜具有良好的彈性和耐久性，可以很好地應用在服裝、包裝、印刷等領域。

與傳統燙金技術不同，彈性燙金技術不僅可以將燙金膜燙印在印刷品表面，還可以在金箔上添加一種特殊的膠粘劑。當金箔受熱與印刷品表面接觸時，膠粘劑會發生化學反應，使印刷品表面形成一種具有彈性的金屬效果。這使燙金箔不僅能呈現金屬效果，還具有一定的柔韌性和彈性（如圖8），使燙金部分可以適應印刷品的各種形變，長期保持金屬的光澤和質感，不易褪色、皸裂和掉落，因此得以廣泛使用。

彈性燙金技術可以廣泛應用在書籍的封面、書脊、裝飾頁等各個部分，由于燙金膜良好的柔韌性和穩定性（如圖9），即使經過反復搓揉、折皺等操作，也能保持其穩定性。此外，彈性燙金膜還具有良好的靈活性，可依書籍的風格和主題進行個性化設計，使書籍裝幀與內容相呼應。此外，彈性燙金技術還可以很好地結合其他裝飾工藝，如凹印、凸印等，賦予書籍以個性化的外觀和獨特的審美價值。

三、結語

新材料和新技術為書籍裝幀設計不僅帶來了更好的視觸體驗，更環保的理念，更多創新設計的可能性，還為設計師提供了更多選擇，使設計師能夠更好地傳遞書籍內涵，進行個性化設計的同時也能多元地呈現、表達設計。設計師須了解不同材料的特性，熟悉新技術的應用方式和操作步驟，研究和利用新材料和新技術的優勢，不斷提升書籍的品質和附加價值，以滿足讀者日益多樣化的需求，同時也為書籍行業的持續發展注入新活力。

參考文獻：

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[2]胡順強，鄭恩萍，趙婷雪，等.褐藻活性成分制備及其穩定性研究進展[J].浙江農業科學，2023（8）：2018-2027.

[3]許楹，殷超凡，岳紋龍，等.石油基塑料的微生物降解[J].生物工程學報，2019（11）：2092-2103.

[4]張帆，王陽，楊歡.光敏材料與梭織工藝的結合與創新[J].服裝設計師，2022（10）：83-87.

[5]劉映堯，陳港，唐愛民，等.淺談熱敏紙的生產與技術[J].造紙科學與技術，2010（6）：65-68.

[6]史曉剛，薛正輝，李會會，等.增強現實顯示技術綜述[J].中國光學，2021（5）：1146-1161.

[7]李青長.虛擬現實技術在非遺文化傳承中的設計研究[J].包裝工程，2023（18）：337-340.

[8]王本洪.鐳射壓印轉移與冷燙印不干膠標簽燙印工藝的新寵[J].印刷技術，2012（4）：16-19.

作者簡介：張晉愷，常州大學美術與設計學院藝術設計專業研究生。研究方向：平面設計。

通訊作者：覃會優，常州大學美術與設計學院教授、碩士生導師。研究方向：視覺傳達、傳統文化保護與開發。