微观仿生设计在现代家用纺织品中的运用

刘 琳

(江西服装学院，江西南昌，330201)

随着社会经济的飞速发展，工业化、城市化进程的加快，人类过度开发自然资源,导致自然生态环境持续恶化，也破坏了资源环境系统的平衡[1-2]。近几年，社会倡导的节能、低碳环保生活方式日渐深入人心，人们希望能更多地亲近和融入自然，但是在现代社会的快节奏生活方式下，人们难以满足自身的情感和个性化需求，所以在挑选家用纺织品时更倾向于仿生设计类产品。仿生设计分为宏观和微观两个角度，宏观仿生设计在家用纺织品中已广泛应用，而对于微观仿生设计的研究却涉及较少，在自然界中微观生物的色彩、结构、形态、肌理及功能等特征却超越了人们的想象。针对微观仿生设计在家用纺织品中的应用研究，可以拓展家用纺织品的设计思路，为家用纺织品设计注入新的创作元素，满足了人们多元化的需求[3-4]。

1 微观仿生设计的概念及分类

仿生设计亦可称之为设计仿生学,它是一门新兴边缘学科。设计仿生学涵盖的学科非常广泛，有生物学、材料学、工程学、人机学、物理学、电子学、控制学、色彩学、心理学等[5-6]。仿生设计学按照仿生角度进行分类有宏观仿生设计和微观仿生设计。

宏观仿生设计是指通过肉眼观察和分析仿生对象的色彩、形态、结构、肌理等特征，并按照设计需求提取相应的仿生元素运用到产品设计中。通常来讲，宏观仿生设计包括对植物仿生、动物仿生、无生命自然物的仿生。微观仿生设计是指运用仪器设备观察自然界中的微生物、动植物等的微观组织或微观形态、结构、功能的特征，经过分析整理后，结合产品设计的过程。随着信息技术和科技水平的提高，微观仿生设计学运用到家用纺织品设计中是一个具有现实意义的研究课题，人类对自然界的认识是一个长期的探索过程，微观世界的神秘面纱还有待于人们去揭开,以展示其独有的魅力与价值。

2 微观仿生设计的研究现状

在20世纪80年代仿生设计才开始广泛应用于工业、建筑、家居用品等领域。但如果究其具体应用的时期却很久远，早有春秋战国鲁班从带齿的草叶得到启示而发明了锯子，文艺复兴时期建筑中出现了女塑像柱，以及中国古代的隐花孔雀纹锦、鸟花卉纹绮等提花丝织品均是传统意义上的宏观仿生设计佳作。微观仿生设计在早期局限于当时的科技水平，未能有太多的涉足，所以相关的研究资料匮乏。

微观仿生设计隶属于仿生设计学的一个分支，目前在纺织材料、医学、建筑领域应用非常普遍，但是在家用纺织品设计中的应用研究并未深入，即便是美国、德国、日本等发达国家的研究者专门针对微观仿生设计进行深入研究的也不多见[7]。德国Barthlott教授通过对荷叶表面的微观结构和元素进行分析，发现荷叶表面有精细的微米加纳米双重结构，具有超疏水性能，并将这种性能命名为荷叶效应，也叫作自清洁效应。Shang等从荷叶的自清洁功能中得到启示，并运用溶胶-凝胶法制备出仿生超疏水性纳米TiO2材料。Gu等在显微镜下观察和分析蝴蝶翅膀超微结构，利用纳米乳化技术制备出仿生装饰材料，经过氟化硅烷表面修饰后，该材料具有超疏水性能。天津工业大学的周存等运用微观仿生理念，采用溶剂诱导结晶法在导电织物的表面构造微观粗糙结构，经过甲基三氯硅烷修饰后，得到耐水洗超疏水导电聚酯织物，该织物可用于开发防静电和电磁屏蔽类纺织品。天然蜘蛛丝具有质量轻、弹性好、阻尼高及形状记忆等优良特性，美国Biotechnologies公司通过观察和分析天然蜘蛛丝的结构和功能，利用蛋白基因仿生生物表达法，成功制备出天然蜘蛛丝仿生材料，称之为“生物钢”，这种纤维可用于织造特殊纺织品。美国科学家运用高倍电子显微镜观察北极熊的毛发，发现北极熊的毛发呈管状结构，如同微小的“光导管”，能够接收紫外线并阻隔在毛发中，具有保温及自动增温的功效。研究人员仿生北极熊毛发的形态结构，成功制备出人造中空纤维，可用于制作防寒类服装及家用纺织品。澳大利亚的Speedo公司研究人员通过在电子显微镜下观察鲨鱼皮小齿状盾鳞结构，发现鲨鱼皮可以有效阻止漩涡的形成，降低水阻力对其游动的影响，研究人员仿照鲨鱼皮的特性，成功开发出著名的仿鲨鱼皮泳衣。鲨鱼皮仿生泳衣见图1。

现代家用纺织品是人们日常生活中的必需品之一，微观仿生设计应用在纺织材料领域已取得了一定研究成果，如果能在家用纺织品的开发中成功引入微观仿生设计理念，将为现代家用纺织品注入新的创作元素和设计理念，有助于提升家用纺织品的设计水平及产品附加值。

3 家用纺织品中微观仿生设计的研究对象与内容

3.1 微观仿生设计研究对象

人眼作为意识感觉器官，拥有对物体色彩分化和深度意识的光感和视觉，辨别事物非常敏感精确，但是面对生命体丰富的大自然，人眼能够观察到的事物却极为有限。家用纺织品中微观仿生设计的研究对象包括自然界中的微生物、微观动植物、微观无机物、微观形态、微观组织、微观结构等，探索其色彩、形态、结构、肌理及功能等特征，将其用于相对宏观的家用纺织品设计中，赋予现代家用纺织品丰富的创作灵感及素材。

3.2 微观仿生设计研究内容

微观仿生设计涵盖的研究内容十分广泛，只要能够超越现有产品属性的微观仿生对象，均值得家纺设计师去借鉴与探索。家用纺织品中微观仿生设计的研究内容包括微观色彩仿生、微观形态仿生、微观结构仿生、微观肌理仿生、微观功能仿生、微观材质仿生、微观静态仿生、微观动态仿生等方面。微观仿生设计是以仿生学为基础，对自然规律或者自然现象的高度提炼与总结，相对于宏观仿生设计更具有深层次的研究意义。

4 家用纺织品中微观仿生设计方法

4.1 具象与抽象仿生法

在绘画与设计领域中，具象主要是指客观物体自身存在的形态、结构、色彩、肌理等，是物体最直观的形象。微观具象仿生法是以仿生对象的形象特征为出发点，在产品设计中将仿生对象的某一特征或多种特征逼真地再现出来。具象仿生法较少加入设计师的主观思维，基本上是对仿生对象特征的复制，所以设计出的产品形象容易被消费者识别与接受。比利时设计师 Maarten De Ceulaer 运用微观仿生法设计出了造形奇特的系列沙发，并命名为 Mutation Series。细胞图变仿生沙发见图2。该款沙发表面采用天鹅绒面料制作，造形仿生细胞图变的形状，整体造型视觉效果极佳，充满了设计感与现代感。

抽象相对具象而言，是指通过分析与综合的途径，运用概念在人脑中再现对象的质和本质的方法。家用纺织品中的微观抽象仿生法是运用提炼概括、夸张变形等处理方法将抽象的形象再现在产品设计中。在现代主义盛行的今天，抽象设计思维家用纺织品日益得到了人们的理解和推崇，运用微观抽象仿生法设计的家用纺织品具有意象化和符号化的特征，能够满足人们个性化的家居装饰需求。细胞壁结构仿生织物壁布见图3。图3中的墙面装饰织物图案运用了微观抽象仿生法设计，图案的纹样是仿生微观细胞壁的形态，体现出另类的设计风格。

4.2 整体与局部仿生法

人类观察事物的一般规律是从整体到局部，再从局部到细节，家用纺织品运用整体仿生设计有助于消费者更容易理解产品的仿生涵义。整体仿生是通过观察和分析微观仿生对象的外部形态，并提取仿生对象形态最具代表性的特征，运用变形与抽象、夸张与组合等艺术处理手法进行创新设计。俄罗斯设计师Igor Lobanov设计了一款充气膨胀沙发，创意灵感来源于植物的细胞组织，沙发内部采用PVC复合充气面料制作，外部包裹全亚麻沙发面料，该款沙发还可以自由变幻成床或茶几，形态奇特、创意巧妙。植物细胞组织仿生沙发见图4。

局部仿生法主要有三种。一是家用纺织品整体借鉴微观仿生对象的局部特征；二是家用纺织品局部借鉴微观仿生对象的局部特征；三是家用纺织品局部借鉴微观仿生对象的整体特征。局部仿生法运用到家用纺织品设计中，要求精确汲取仿生对象最具代表性的特点和优点，讲究主次分明，突出表现仿生对象的优势形态特征。人体细胞组织仿生抱枕见图5。

4.3 形体与装饰仿生法

形体仿生法和装饰仿生法在仿生设计中较为重要。微观形体仿生法是将仿生对象的形体或形态特征进行艺术加工处理后应用在家用纺织品设计中。对微观生物、动植物等形体的仿生能够使家用纺织品体现出超越现实的视幻美感，是一种设计手法和创作素材的突破创新。意大利Nervous System品牌的设计师Jessica Rosenkrantz 和Jesse Louis-Rosenberg就钟情运用诸如叶脉、神经元之类的微观元素进行创作，这也让他们的设计作品别具一格，充满生命力。叶脉微观仿生织物装饰灯罩见图6。

装饰设计是家用纺织品研究的重点内容，家用纺织品的重要作用就是能够装饰和美化家居环境空间，提升人们的生活品质。微观装饰仿生法是通过观察和提取仿生对象的优势特征，将其与家用纺织品设计有机结合，构造出适用于装饰家居生活空间的产品[8]。人体皮肤细胞仿生装饰画见图7。图7中仿生人体皮肤细胞微观SEM图像创作的织物装饰画，运用各种颜色的丝线仿生细胞色彩和形态进行创作，将细胞生物色彩之美展现在产品设计中，极具视觉冲击力。

4.4 静态与动态仿生法

静态可以理解为一个停止的状态，动态则指不能维持现有状态而产生动作的趋势。

当一种物体能够长时间地保持稳定状态，往往体现出静止状态，给人的视觉感受是平静、稳重、安逸和舒适。家纺设计师借鉴仿生对象稳定时期呈现的形态就是静态仿生法。仿生设计家用纺织品中大多会采用静态仿生法，这是由于静态仿生家用纺织品所表现出的风格特色更适合装饰家居生活空间。美国设计师埃罗·沙里宁设计的子宫椅，灵感源于人类的子宫，整个椅子采用一块羊毛毡制作而成，给人以温馨舒适安全感。人体子宫仿生椅见图8。

动态仿生法是通过观察和提取仿生对象在运动过程中呈现出的形态特征，再将某一特征运用于产品设计。动态仿生家用纺织品能够给人以趣味化、个性化的视觉感受。水母仿生丝质面料灯饰见图9。图9中的这几款水母仿生灯饰，采用透明柔软轻薄的丝质面料制作，完美复制了微观世界水母晶莹剔透的质感，纯白无暇的表面和动感的形态，让这款灯饰显得高雅又飘逸。

5 结语

仿生设计已成为现代家用纺织品重要的设计手法之一，灵活地运用仿生设计能够给现代家用纺织品带来独具匠心的艺术效果。自然界中的微观世界神秘而深奥，有着取之不尽的创作素材，将微观仿生法运用在现代家用纺织品设计中，有助于拓展家用纺织品的设计思路和视野，激发设计师的创作灵感，具有无限的发展前景与潜力。