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米兰理工大学的材料设计课

周子玉、[意]瓦伦蒂娜·罗格诺利

国产色AV在线2020-04-24 11:19:19

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米兰理工大学DIY材料研究组(DIY-Materials Research Group)旨在探究设计中的新材料创新以及材料在设计中扮演的多样化角色。DIY材料研究组是一个跨学科研究小组,由瓦伦蒂娜·罗格诺利(Valentina Rognoli)教授资助并领导。其总部设在米兰理工大学,同时包括来自意大利和世界各地的其他合作者。

该研究组属于材料体验实验室,其活动在理论和实践层面上都围绕着处理设计材料的各个实际主题,主要包括:新兴的材料体验、解决可持续性问题的替代材料、自产材料(DIY材料)、设计中的材料教育,以及材料的感官维度研究。

 DIY材料研究组的核心愿景是DIY材料的概念,即为设计师和创意实践者的创意材料发明与材料组合。DIY实践使设计师更加独立于行业——使他们不仅能够按照惯例提供可在设计领域中应用的工业材料,并且能够扩展可用的材料集,从而将创意具体化为人工制品和设计概念。运用这样的方式,设计人员可以提出一些材料构思草案,并思考如何使用跨学科方式来进一步发展它们。该策略使设计人员能够寻找替代和非常规的材料来源,优先处理本地或大量可利用的材料,这些材料在许多情况下可促进环境的可持续性和社会创新。

例如,在许多情况下,设计师选择从基于生物和生物相容性的资源开始其材料设计过程,这些资源可能通过生物制造来为“获取—使用—丢弃”的线性过程提供可持续的替代方案,并提出更具循环性的提取、消耗和处置模型的建议。

 下文将通过两个案例介绍DIY材料研究组的实践和研究状况,包括材料的创新和材料设计师网络的加强。

 材料的研究与实践

1

基于藻类的材料研究

藻类富含大量生物组织,从中可提取出纤维、颜料或粉末。这些材料可用于生产可生物降解的多样化材料。DIY材料研究组/材料体验实验室和来自阿特勒·鲁玛工作室(Atelier Luma / Luma Arles)的藻类平台(Algae Platform)合作组织了为期3天的研究工作坊,以探索藻类生物聚合物的潜力。工作坊使用的材料由阿特勒·鲁玛工作室生产,由具有微藻类的生物塑料组成,其中大部分以PLA基质制成,呈细丝或颗粒状。藻类在美学上可提供着色、纹理和独特的视觉效果,而在功能性上也可影响材料的环境和物理性能。

在为期3天的工作坊中,设计学生及设计师与相关研究人员使用米兰理工大学设计学院的基础设施和工具,共同合作探索了该类材料。在参与者进行材料实践和发明的过程中,传统加工塑性材料的工艺,例如吹塑和热成型,以及3D打印等较为新兴的技术,在该实践中以非常规过程进行了混合。(工作坊结果可见图1)

1. 藻类材料探索工作坊成果。地点:米兰理工大学;照片来源:周子玉,2019

艾琳娜·劳斯(Elena Rausse)的“黏土问题(A Matter of Clay)”硕士毕业项目专注于探索陶瓷材料的新愿景与表达,其研究重点在于通过融合其他自然本地材料对陶瓷材料进行更新。该项研究从意大利维琴察省的诺韦镇的实地调查开始,该镇自1400年以来就以其陶瓷加工而闻名。由于城镇附近河流的存在,从大约1400年开始,人们开始傍水兴建陶瓷工厂。由于藻类在河流的许多弯道中都存在,并且鉴于其繁殖速度和可更新性,藻类被证明是与陶瓷极好的杂交元素。它们既可用于烧制前与坯泥混合,又可用于烧制后作为表面处理,从而为陶瓷材料的发展开辟了新的视野和表现力。(图2,3)

2-3.“黏土问题”,艾琳娜·劳斯的硕士毕业项目,由瓦伦蒂娜·罗格诺利(Valentina Rognoli)指导,2019。图片来源:艾琳娜·劳斯(Elena Rausse),2019

这些藻类材料在泥胎上可起增稠剂的作用,使之在保持黏度的同时,获得非常薄的厚度和非常轻的体量。当被用作表面处理剂时,由于藻类在水中的生存过程中会吸收金属元素,因此它们可通过使陶瓷表面产生意想不到的着色效果而被用作天然釉料。这些新材料可被重新引入诺韦镇的经济循环中,并且可以作为更新该镇陶瓷文化的起点。

2

基于食品副产品的材料创新

在食品生产周期的各个阶段中,产生的厨余资源数量巨大,甚至可以到达到原料本身的百分之五十。因此,企业和生产者被迫面对如何处置此类废料的问题,例如将这些材料用于饲料、堆肥和生物燃料的生产中。许多时候,食品行业的副产品和废料并没有被视为有价值的材料而重新整合到生产循环中。不过,这些废料的庞大数量以及它们组成的多样性引起了设计师的注意,近年来,许多设计师开始寻求进一步有效利用它们的方式,发掘它们的价值,将废料变成可持续并无污染的新资源。DIY材料研究小组探索了来自自然的、主要产生于人类食品生产过程的材料,这些材料大多来自动物源食品的副产品,例如皮、骨、鳞、壳等。

 克劳迪娅·卡塔拉尼(Claudia Catalani)的“Fish Left-(L)over(鱼类副产品的新生命)”项目调查了来自食品生产的鱼副产品作为有价值的新材料的可能性,并且提供了发挥其生物降解性内在价值的方式。当前,超过四分之一的鱼类副产品被视为“无用的”,这不仅损失了产品的潜在价值,在处理这些产品的过程中也造成了能源消耗和环境影响。由于近年来减少欧盟捕捞船队不必要的副渔获物以及欧盟实现明智和绿色增长目标的压力越来越大,重新思考意大利渔业和水产养殖供应链中的许多问题变得愈加重要。克劳迪娅·卡塔拉尼研究了鱼贩的残料,并探究了鱼皮、鱼鳞和鱼骨的材料特性。

她与意大利公司“蓝色海洋服务(Blu Marine Service)”合作进行“亚得里亚海的皮肤(Adriatic Skin)”项目,回收了鱼皮废料,将其转化为新材料,并根据此材料开发了的潜在的创新应用方案。此外,她还在鱼的鳞片和骨骼上进行了实验,目的是开发有用的、功能性的、环境影响小的材料,以替代不可再生资源。(图4)

 

4.“Fish Left-(L)over(鱼类副产品的新生命)”项目,克劳迪娅·卡塔拉尼的硕士毕业项目,由瓦伦蒂娜·罗格诺利(Valentina Rognoli)指导,2019。图片来源:克劳迪娅·卡塔拉尼(Claudia Catalani),2019

基娅拉·斯拓波尼(Chiara Stopponi)在“基于贻贝壳的DIY材料的开发”项目中,着重于以食品生产各个阶段丢弃的贻贝贝壳为基础材料,与天然黏合剂例如酪蛋白、甘油和聚乳酸(PLA)结合,探索出丰富多彩的自造材料。该项目的目的是生产可生物降解并易于自产的材料。

其中,最有前景的试验结果是合成3D打印的原料。这种材料的使用场景可能是未来的可循环餐厅的餐具,根据可循环经济的原理,将产出或浪费作为一种投入和一种资源重新整合到餐厅本身。食物垃圾的再利用,除了赋予食物衍生的材料以功能性和表现力的价值外,其目的还在于促使人们对一次性材料及其在使用后立即被丢弃问题的思考。(图5,6)

 

5-6. 基于贻贝壳的DIY材料的开发和情景,基娅拉·斯拓波尼的硕士毕业项目,由瓦伦蒂娜·罗格诺利(Valentina Rognoli)指导,2018。图片来源:基娅拉·斯拓波尼(Chiara Stopponi),2018

3

基于农作物/植物的材料创新

卡伦·艾斯法娜·罗德里格斯·达扎(Karen Estefanía Rodríguez Daza)的项目“促进社会创新的玉米秸秆DIY材料”探讨了通过玉米秸秆的材料创新促进哥伦比亚农户进行社会创新的可能性。这种创新的目的是在自然保护和农民对集体进步信念的基础上,尊重农民的传统工作方式,促进农村的发展。因此,项目首先根据社会创新、循环经济、DIY实践与材料的相关理论对玉米秸秆材料进行了评测,初步断定该种材料可以用作创新的原料,并无须制造者具备较多的科学知识与技术能力,并且在此制造过程中并无污染元素的产生。其次,采访哥伦比亚农民来验证该理论和假设,并与农民分享利用秸秆自造材料的手段。最后,举办工作坊进行针对该材料的实践与可行性讨论。该项目强化了以下观点:DIY材料具有创造更公平的社会的潜力,它能够让农民的传统和身份得到重视:农民的角色被重新定义为企业家和创新者。(图7)

7. 促进社会创新的玉米秸秆DIY材料,卡伦·艾斯法娜·罗德里格斯·达扎的硕士毕业项目,由瓦伦蒂娜·罗格诺利(Valentina Rognoli)指导,2017。图片来源:卡伦·艾斯法娜·罗德里格斯·达扎,2017

芭芭拉·切莉西(Barbara Cerlesi)基于植物的语言和沟通问题开展了硕士毕业项目:植物产生的色彩是否能成为向人与设计师传播信息的媒介?最新的科学新闻指出,植物开发了数千种语言,并充分利用了它们的所有感官来向彼此传递信息。为了深入了解其中的一种——颜色,芭芭拉决定将研究重点放在最常见的草类上。她提出,植物通过产生色素改变自身颜色来对环境做出反应,而我们可以将这种颜色的变化进行存档、研究、理解,并整合为创意产业的灵感工具。

作为设计师,芭芭拉设置了一种方式,可以通过一种新型的色谱来提取和分析草类植物的色素,以将其归档数据库Grass Map,并探索这项研究所带来的设计机会。这项研究建立了Nature Commands Color(NCC)工具(图8),其作为一种调色板软件,可以辅助设计师在基于草的颜色的数据库中获取信息与灵感,例如设计自然的图样和色彩方案等。NCC使设计师理解该草类植物衍生调色板的时间性、季节性和位置性。此外,芭芭拉对植物用于天然染料的概念进行了不同程度的探索并提出了一系列的开发机会,从用于生物聚合物和天然纤维着色的可持续时尚设计,到使用从NCC衍生的数字色彩进行生物导向品牌的交流,再到社交设计,例如使用该色彩信息向市民介绍植被、大气和土壤的健康状况。该项研究能够为未来提供多项愿景与模型。

8. Nature Commands Color(NCC)工具,芭芭拉·切莉西的硕士毕业项目,由瓦伦蒂娜·罗格诺利(Valentina Rognoli)指导,2019。图片来源:芭芭拉·切莉西,2019

基于菌丝(Mycelium)的材料研究菌丝体可以非正式地被解释为“真菌的根”。当接种在生物基质(例如稻草、植物纤维、咖啡渣、木屑)中时,菌丝体会持续生长,其大小和质量能够在几天内成倍增加,并变成与聚苯乙烯类似的白色固体材料。设计人员可以利用此生长特性,摒弃传统的生产和原型制作技术,运用生物过程来制造人工制品。这种设计手段可被定义为生长设计(Growing design),这是一个缓慢的、尊重自然的节奏和要求、促使有机体(设计师和生物本身)之间的对话和合作,并对材料进行单向干预的过程。

菌丝体及其衍生材料在石油基材料主导的当下,为我们提供了一种可持续的选择。作为一种可再生、可广泛利用的生物可降解物质,菌丝体是激活循环经济和“从摇篮到摇篮”设计(Cradle-to-cradle)的最有前景的可持续材料之一。在设计的领域引入有生命的材料,不仅仅增强了设计与科学领域的互通,激发了彼此的灵感,也提供了可持续的基于生物的替代材料以及新生产模式,构建了支持循环经济和产品发展的整体愿景。

对于题为“A Matter of Time”(图9)的硕士毕业项目,斯特凡诺·帕里西(Stefano Parisi)从菌丝基复合材料开始了他的实验过程。他进一步定义了与时间流逝相关的独特而有意义的材料体验,强调了材料的真实、自发和动态的特性。例如,他加入了奇亚籽、亚麻籽或洋车前子种子,这种融合为该材料带来了融合手工与传统、技术和制造的新表现力。

 

9.“A Matter of Time”,斯特凡诺·帕里西的硕士毕业项目,由瓦 伦蒂娜·罗格诺利(Valentina Rognoli)指导,2015。图片来源:亚历山德罗·波利奥(Alessandro Pollio),斯特凡诺·帕里西(,2015

作为该项目的后续工作,卡洛塔·博尔加托(Carlotta Borgato)与意大利公司Mogu合作进行了其硕士毕业项目“Carie”。(图10,11)该项目探究了菌丝体在室内空间与设计的应用,例如隔音板和地砖。这项实验性研究尤其关注生物基真菌材料与木材的关系,通过分析了两种材料间的关系,并通过原型测试每种不同木材精华的相容性和结构强度,这项研究最终得以在产品概念的开发中实现其价值。

10-11.“Carie”,卡洛塔·博尔加托的硕士毕业项目,由瓦 伦蒂娜·罗格诺利(Valentina Rognoli)指导,2019。图片来源:卡洛塔·博尔加托,2019 材料设计师平台网络

设计和生产都会影响产品生命周期中的采购、资源消耗和废物产生;而循环设计方法可以使产品更耐用或更易于维修、回收或升级。在欧洲,从传统经济向循环经济的过渡为当地带来了巨大的机遇。循环经济与欧盟在就业率增长、投资、社会议程和工业创新方面的优先重点紧密相连。欧盟委员会制定了“到2030年回收65%的城市废物;回收75%的包装废弃物;将垃圾填埋量减少到最多不超过城市垃圾总量的10%”的欧盟共同目标。为了实现这些目标,需要民间的参与,将材料用作当地生产的资源来创造新的机会,并在城市和地区的层面上,为中小企业与工业制造之间建立新的供应链。总体而言,循环经济的发展可以帮助我们节省宝贵的资源。

循环设计涉及服务、产品以及材料设计。大多数材料都有无限的生命周期,可以出于新的目的重复使用、改造或设计。通过利用材料的未开发潜力,我们可以通过跨领域的方法来实现社会、经济、环境和政治变革。如今,材料和材料驱动的设计已成为向循环经济过渡的重要驱动力。研究表明,影响材料最终选择和产品制造过程的四分之三以上的决策都是在设计阶段做出的,而超过80%的生态和经济成本是在实际对象被创建之前确定的。设计和材料对产品和服务的创造和运行方式具有至关重要的影响,它们是向资源效率更高的经济转型的关键要素。

设计师在此经济模式的过渡中扮演了重要的战略角色。新兴的工业利基市场不断发展,跨学科创意产业和人才不断涌现,这使得设计师和创意者在社会发展中扮演了更负责任的角色。更多行业开始意识到,设计师凭借其创造力,在我们的社会生活中扮演了多项角色:变革推动者、问题解决者、人类学研究者、技术专家、文化影响者、环保的代理人。他们的作用是提高人们对社会当前问题的认识,甚至更前进一步——通过将当下情境化来畅想未来。

因此,在这个需要让设计在环境、科技和社会问题中发挥更多责任感的时代,一批新兴设计师意识到了设计可能对不久或者久远的将来产生的影响,并将这种意识体现在其设计项目中:融合了循环设计、材料实践以及创新工艺能力的“材料设计师”的形象出现了。他们对材料进行评估、构思或开发,并激发或研究新制造工艺来适应专门的产品设计及性能规格。一些行业专家已预计材料设计师将会成为未来的职业。

4B Collective的伊冯娜·林(Yvonne Lin)相信,在不久的将来,我们对于能够使用不同类型的材料进行设计的设计师的需求将不断增长。譬如,她认为专注于竹子材料的建筑师将会开辟一个新兴的设计领域,因为无论是东方还是西方世界,人们接受这种“有可能在24小时内增长三英尺的承重材料,并且可以弯曲、层压、接合和剥离”的可能。Lin还说,具有缝纫技能的设计师将很快受到市场的青睐,以设计结构柔软的产品:就像麻省理工大学的内里·奥克斯曼(Neri Oxman)的设计,或者是可与纺织品技术结合的可穿戴设备,比如类似谷歌公司的Project Jacquard正在研发的电路板和织物的混合智能材料。

为了推动工业和创意产业意识到这些新材料设计师的存在与潜力,以及他们对促进循环经济做出的努力和改变,MaDe(Material Designers)项目致力于实现材料设计师在可能的创意领域产生的积极影响。MaDe是由竞赛、系列工作坊和材料设计师网络组成的平台,其目的在于探索并更好地理解材料的设计如何有助于实现更循环的经济,并提供可能的工具、策略、指南、内容、教育,以使不同领域的设计师(例如时装、家具、产品、包装等)和新兴材料设计师与产业建立联系。除此之外,其目的也在于描绘出欧洲新兴材料设计师的基本情况,找出该领域最有才华和前途的创意。

MaDe选择来自不同创意领域并拥有相关材料兴趣和技能的120名学生,通过在三个地区(米兰、巴塞罗那、伦敦)举办的六个工作坊(图12—图15),为这些学生提供可进行材料实践的土壤。宣传优秀的材料设计作品,颁发奖项并为他们提供专业的平台,以促进新兴材料设计师的职业发展,提升他们在整个行业的知名度。

12-15. MaDe工作坊材料实践场景。地点:米兰理工大学;照片来源:周子玉,2020年

除此之外,MaDe还通过数字在线平台将新材料设计师和行业联系起来,加强了更加引人共鸣的材料体验。在线平台将会成为新材料创新存储库和材料设计师的交流工具,其中的一切教育材料(手册、视频、访谈),个人档案与材料档案都会为该跨学科实践以及未来的发展提供关于工业、教育、材料工艺、设计、商业模式、科学技术、循环经济等角度的支持与启发。

此项目正在进行中。目前,在完成三个地区的六个工作坊之后,我们对来自二十多个国家的参与者进行了问卷评估,以了解当今材料新锐设计师的思维和实践过程以及对于此项目的观点。通过分析其提交问卷的结果,参加此工作坊的设计师的首要动机是为了探索和发现新的设计方法,并从材料的角度开始其设计思考。此外,他们中的一些人认为这类实践性的工作坊可以帮助他们增长有关材料的知识,从体验式学习中获得看待问题的新角度。另外还有一个明显动机是,工作坊为设计师提供了合适的环境(包括实验室和相关工具)来辅助进行材料的实验,或者验证已经存在的想法或概念。

工作坊成功地营造了激发参与者之间互动和共享的实验环境氛围。参加者说,他们有完全的自由来控制自己的设计焦点和设计路径。积极的体验活动,例如对材料的把玩、修补、转换和实验贯穿了整个研讨会,这促进了他们对于材料未来和其体验属性的潜力进行深入的思考。美中不足的是,工作坊的一些特定工具,例如加热设备的数量不足,这增加了参与人员在材料实践过程中等待的时间。

这些系列的工作坊增强了材料设计师的网络。许多参与者指出,参加工作坊的最大收获之一是结识了更多的同行工作者。彼此学习,互相交流,工作坊对吸引参与者交流知识和想法以及与同一领域的人们保持联系具有很大的影响。

来源:《装饰》2020年第1期

原文:《设计材料与材料设计师 :DIY 材料研究组研究成果展示》,文字经删减、编辑

作者:周子玉、[意]瓦伦蒂娜·罗格诺利

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