郭和睿 包德福 王賽賽

摘要：以菌絲體為材料進行產品設計，并將其推廣?；谶^往研究和相關案例設計產品，于實驗室制備菌絲體材料，通過材料驅動的方法明確設計要求，并進行實物的打樣和制作，最后進行設計評判判斷相關設計是否符合要求。于實驗室獲得菌絲體材料，并將其用于旅游紀念品設計，設計成果產生相當社會效益和經濟效益。文章的研究可以為菌絲體材料研究及使用綠色材料設計旅游紀念品的實踐提供參考。

關鍵詞：菌絲體 綠色材料 生物材料 材料驅動設計 產品設計

中圖分類號：TB47

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）05-0014-04

引言

當設計跨越技術和生物學的鴻溝，產生一種新的制造物體的生物科學的時候，材料設計日益成為生物科學的一個領域，成為不同知識領域的交叉學科。其中，菌絲體材料研究代表著一種不同于傳統(tǒng)材料的新型材料發(fā)展方向。菌絲體作為一種新材料，具有強度大、易塑形、可降解等多種優(yōu)勢，是一種純天然、可再生的環(huán)保材料。

當前，資源問題是國際社會討論的重點，開發(fā)利用可再生資源是解決這一問題的良好手段。菌絲體材料作為一種環(huán)保的綠色材料，在該方面具有優(yōu)勢。為探究如何將菌絲體材料運用于產品設計，本研究通過材料驅動設計的方法以菌絲體材料進行旅游紀念品設計，探究材料的制備方法和應用方法，并研究該類設計可以產生的社會效益和經濟效益。本研究進行的使用菌絲體材料進行旅游紀念品設計的實踐可以為菌絲體材料的研究及使用綠色材料進行的產品設計提供參考。

一、國內外相關研究及調研綜述

（一）對當前形式的判斷及研究

有數(shù)據(jù)指出，全世界90億噸塑料垃圾中只有9%被回收利用，大多數(shù)此類垃圾最終被堆積在垃圾填埋場或流入環(huán)境中，而中國已經是塑料垃圾來源大國，超過了歐盟和美國。鄧義祥等學者（2018）據(jù)此提出針對此類垃圾的處理有其必要性，從另一角度而言，開發(fā)可持續(xù)的材料也有其必要性。

當前國內外也有眾多學者提出關于綠色材料研發(fā)的想法，Cecilia Cecchini（2017）的研究傾向于使用不能夠食用的作物作為產品開發(fā)材料。他提出將作物可食用部分提供給人類補充營養(yǎng)，在所剩余的部分廢料中創(chuàng)造出新的材料。農業(yè)糧食和漁業(yè)部門面年產生數(shù)百萬噸廢料，而設計師們可以對這些材料進行回收，再利用期中有價值的碳水化合物和纖維素，使用這些寶貴的資源也將幫助我們減少處理食品加工產生的固體和液體廢料的問題。

Elvin Karana（2018）等學者提到，減少不可再生自然資源的使用是一項全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而在過去幾十年中提出的一個解決辦法是在產品設計中使用新的生物材料，這些替代材料在多學科領域的交叉處引發(fā)了一種新的設計實踐，他們將這樣的實踐稱為Growing Design。Growing Design是指從自然狀態(tài)下的生物體獲得材料，以實現(xiàn)獨特的材料功能、表達方式和可持續(xù)的設計解決方案[4]。

Elvin Karana（2018）在研究中也列舉了一些以菌絲體為基礎材料的產品和項目，但同時也認為基于菌絲體的設計的現(xiàn)有案例還沒有充分說明該材料在產品設計方面的潛力。他們在論文中針對菌絲體材料使用材料驅動設計（MDD）方法進行了研究，獲得了一些菌絲體復合材料的物理特性和化學特性以及一些結論[3]。

（二）菌絲體產品的調研及案例分析

1.現(xiàn)有產品及案例分析：在現(xiàn)有的市場在售產品中，Evocative與建筑師David Benjamin合作，在紐約現(xiàn)代藝術博物館PS1庭院內建造了一座塔樓一Hy-Fi。如圖1所示，Hy-Fi由反射膜覆蓋的10，000個菌絲磚構成，看起來非常無機，但完全可堆肥，是菌絲體材料在建筑上應用的典型案例。

菌絲體材料被建筑工作室The Living用于在紐約Mo MAPS1畫廊的庭院中建造一座有機塔樓（如圖2所示），該設計采用完全由天然

材料制成的圓形建筑，是該畫廊2014年青年建筑師計劃的獲獎作品。使用該材料制成的其他設計包括由設計師Danielle Trofe設計的臺燈和花盆，如圖3所示，它們分別將菌絲體材料與壓縮軟木和混凝土搭配使用，獲得了很好的效果。

基于上述案例，菌絲體材料可以與多數(shù)結合進行產品設計，并被大量應用于建筑材料領域，是一種具有較大潛力的綠色新材料。此外，團隊還發(fā)現(xiàn)，當前市場上大部分菌絲體產品都呈偏黃或者偏白色，表面肌理和顏色由產品表面菌絲的多少和最后的定型方式決定，因此多數(shù)產品在生產階段會考慮通過植物染色的方式改變產品顏色，以產生更多的可能性。

2.發(fā)展趨勢：以生物材料驅動設計是一個有廣闊發(fā)展前景的課題，人類長期以來也在研究真菌的工業(yè)潛力，從食品（例如，奶酪，面包和啤酒等）到醫(yī)療生物技術（例如抗生素和抗病毒藥物;Wainwright，1992），然而真菌最近才被考慮作為人工制品生物基材料的替代資源（Holt等，2012;Jiang Walczyk，Mooney&Putney，2013）。因此，菌絲體材料作為真菌材料的一種，具有廣闊發(fā)展前景。

此外，如“生物制造材料”等相似領域的概念也同樣具有突破性。團隊相信，在不遠的將來，這類材料終將問世，并進行產品化運用，以顛覆現(xiàn)有的市場。

（三）總結

綜上所述，減少不可再生資源的使用，并針對綠色材料的開發(fā)有其必要性，菌絲體材料是一種環(huán)保的綠色材料，符合當前可持續(xù)發(fā)展的趨勢。菌絲體作為一個較為新型的材料其特性還在不斷的開發(fā)研究當中。但在調研過程中我們能夠發(fā)現(xiàn)，菌絲體材料應用于包裝材料、建筑材料及服裝面料的無限可能性。

當然，相關設計中沒有將菌絲體材料運用于旅游紀念品領域的先例。因此我們通過實驗室培育的方式獲得菌絲體材料，并進行旅游紀念品的產品化設計，為相關領域填補空白，也為相關產品設計提供了范例。

二、材料驅動設計的方法

（一）材料驅動設計方法和傳統(tǒng)設計方法的聯(lián)系

長期以來，產品設計與開發(fā)中材料的選擇一直被純粹的技術方法所主導，主要關注材料的性能及其生產工藝。材料構成了產品的物理外觀，選擇合適的材料對于產品的功能、評價以及評估其對環(huán)境的影響至關重要。不同于傳統(tǒng)的設計方法側重于草圖及設計可視化，材料驅動設計是在設計過程的開端引入材料，通過材料樣本拓寬設計思路，或使用單一材料作為設計探索的起點，這樣產生的通常是關于實際探索和材料原型設計。因此材料本身就是設計的起點。

但同時，與傳統(tǒng)設計方法相同，在材料驅動設計中仍需要注意設計的功能性和實用性，選擇材料需要側重于最終用戶的體驗，而不是表達設計師的感受。我們需要發(fā)展材料實踐，將材料思維融入到整體設計實踐中，包括材料如何被情境化、評估和選擇，并最終設計適合的產品。

（二）材料驅動設計方法的基本步驟

材料驅動設計方法引導設計師從材料特性和體驗品質到材料體驗視覺，再到體驗品質、材料特性，最后到產品。支持這一旅程的活動按照以下四個主要步驟組織：理解材料、創(chuàng)建體驗愿景、展示材料體驗模式、設計材料/產品概念。

第一步要求設計師理解材料，并在技術和經驗上對其進行描述，以便在后期應用于產品時闡明該材料相對于其替代材料具有的優(yōu)勢。

第二步要求設計師闡明設計意圖，創(chuàng)建設計愿景以溝通設計過程的最終目標，愿景的目的是幫助設計者明確進行設計的具體步驟及方式。首先，設計師將觀察和反思整個材料表征，接著構造材料的視覺經驗，并對其做出合理的視覺推斷，如可以解釋（eg.材料將表達自然）、情感（eg.材料都會讓人們驚訝的），或表述行為的（eg.材料需要精致的使用）。此外，該步驟可以定義材料在更廣泛的背景下的獨特作用和目的（eg.材料將使人們意識到他們的消費模式，材料將使人們欣賞由“廢物”材料制成的產品）（Karanaetal.2015）[3]。在視覺材料的支持下，設計師可以將物質體驗視覺傳達為清晰簡潔的陳述，并對后續(xù)設計產生影響。

在第三步中，Karanaetal.（2015）建議設計師從材料體驗視覺中提取兩個或更多的關鍵含義，并探索它們如何與產品形狀或制造過程等形式化屬性產生聯(lián)系[3]。接著，設計師對結果進行評估并進行總結，最終形成材料/產品的形式屬性與探索意義之間的關系。

在第四步中，設計師將基于第一步到第三步的所有主要發(fā)現(xiàn)進行設計驗證和評估。在這個階段，設計師可能會進一步修改材料，在預期的材料中創(chuàng)建一個有希望的原型。所選擇的材料-產品概念隨后可以在常規(guī)的設計過程中得到發(fā)展。為了確保最終產品概念仍然傳達預期的含義和體驗，在這一階段應邀請目標用戶參與產品體驗，并以此為重要依據(jù)進行最后的評估，比較材料產品的概念與其與預期材料的匹配程度，產品可行性（成本和生產），以及他們的技術性能（材料是否能滿足要求的功能），最終確認產品是否符合預期目標。

三、菌絲體材料的制備

菌絲體材料作為新型生物材料中的一種，具有可再生、可持續(xù)等多種特性，因此在實驗室中將其進行培養(yǎng)以進行后續(xù)研究尤為重要。

基于過往研究，我們研究并設計了如圖4所示的實驗菌種培養(yǎng)和產品制作流程，選用以下材料和器皿嘗試進行菌絲體材料的實驗室培養(yǎng)：紅芝母種、松山靈芝母種、俄勒岡靈芝母種、木蹄層孔菌母種、云芝栓孔菌母種、樺木腐朽菌母種、天然培養(yǎng)基（馬鈴薯、豆芽汁、玉米粉、麥麩、米糠、棉籽殼、木屑等）、合成培養(yǎng)基、滅菌鍋、接種箱或接種室、培養(yǎng)室、菌種瓶、鋁鍋、石膏粉、碳酸鈣、蔗糖、天平、水桶、大盆、防潮紙、繩子、塑料薄膜、木棒、接種鏟、75%酒精消毒瓶、鑷子、酒精燈、大口漏斗火柴、電爐。

在實驗中我們發(fā)現(xiàn)，將不同基質與不同材料進行組合可以改變生長的真菌和基質組合物的品質和屬性，并產生如圖5所示的不同效果。此外，用于混合的材料可以選自二氧化硅，珍珠巖，甲基纖維素，甘油，瓊脂糖，或通過親水承載能力保持液體的任何其他材料以及增強強度或黏度。

在完成前期材料的評估與相關實驗后，我們設計如圖6所示的在培養(yǎng)基上接種母種的實驗步驟，選擇合適的基質并通過培養(yǎng)獲得合適的菌絲體材料，將其用于產品設計。

當在合適的基質中的真菌菌絲體生長到合適的階段后，將其置于模具中進行壓模（在真菌菌絲體上施用至少2000PSI）。最后，將壓模后的菌絲體放入烘箱進行烘干，使真菌菌絲體形成如圖7所示的真菌模塑形狀，并最終獲得菌絲體材料。

四、使用菌絲體材料進行的旅游紀念品設計實踐

（一）設計目的及創(chuàng)新點

當前，旅游經濟逐漸成為國民經濟的新增長點，相關市場狀況火熱[5]。旅游紀念品作為旅游消費一大熱點，獲得眾多投資者的青睞，相關市場具有突出價值，也具有廣闊的行業(yè)前景[6]。然而，旅游紀念品廣闊的市場空間離不開其中設計與制造行業(yè)的努力，傳統(tǒng)的設計方法通常側重于草圖和可視化，傳統(tǒng)的制造方法也傾向于使用普通材料進行制造。這樣的方式缺少新意，很難在產品種類繁多的市場中立足，因此旅游紀念品市場需要并且有必要有顛覆性的創(chuàng)新產品出現(xiàn)。

筆者認為，針對旅游紀念品的現(xiàn)狀，需要從設計和制造方法、設計理念及使用方式三個維度進行創(chuàng)新，筆者也從這三個角度入手，運用材料驅動設計的方法進行設計實踐。在實踐中，團隊引入“循環(huán)”、“優(yōu)雅老化”以及“可持續(xù)”等具有創(chuàng)新性的設計理念，創(chuàng)新地將菌絲體用作旅游紀念品設計中，并兼顧產品的體驗感，力求產品達到經濟效益和社會效益的統(tǒng)一。

首先，在循環(huán)經濟中，產品壽命作為一種設計思考被引入：我們如何與產品建立長期的關系，我們如何使用“優(yōu)雅老化”的材料來創(chuàng)造產品，并使其以一種新的范式慢慢進入社會，影響著我們作為設計師的材料實踐。新的材料實踐可以幫助未來的設計師更好地意識到他們所做決定產生的后果，從而在設計過程中形成與材料相關的反思實踐。筆者團隊以菌絲體為材料進行創(chuàng)新設計。作為一種新型綠色材料，菌絲體在滿足產品材料應用要求的基礎上還具有多種優(yōu)勢，且經實驗室證明其有方法有途徑進行大規(guī)模制造，因此，將菌絲體材料應用于旅游紀念品制造是具有相當可行性并且具有創(chuàng)新性的。

其次，產品設計理念的創(chuàng)新肯定了設計在主觀概念上的高度。在旅游紀念品設計實踐中，我們創(chuàng)新產品設計理念，引入“循環(huán)”和“優(yōu)雅老化”的設計概念，將產品壽命以一種全新的形式呈現(xiàn)。公司使用純天然可降解的菌絲體材料進行產品設計，賦予產品由制造生成到降解消失的過程一種體面優(yōu)雅的儀式感，帶給消費者以共鳴。同時，菌絲體材料的來源是腐殖質垃圾，最終也以腐殖質垃圾的形式降解，屬于可回收可循環(huán)材料，契合可持續(xù)發(fā)展的產品設計理念。過往的實踐證明，創(chuàng)新的設計理念會帶來新的消費需求和新的消費增長點，帶動相關產品和材料的消費。

此外，我們還在設計和制造方法創(chuàng)新的基礎上引入“可持續(xù)設計”的理念。作為設計師，我們必須了解和發(fā)揮我們在可持續(xù)發(fā)展世界中的關鍵作用。設計師的角色之一是通過產品或服務解決問題并提供創(chuàng)新的解決方案"。由于不負責任地消耗自然資源，我們正面臨許多緊迫的生態(tài)問題，設計師在為這一問題提供解決方案的方面發(fā)揮著重要作用：設計師將用創(chuàng)新和可持續(xù)的產品取代過時的產品，這些產品可確保更低的資源消耗和更少的浪費。利用可持續(xù)設計理念，鼓勵在設計過程的每個階段做出決策，減少對環(huán)境和居住者健康的負面影響，同時保證產品質量一這是一種綜合的整體方法，權衡可持續(xù)發(fā)展性與產品生產效率，對產品生命周期的所有階都會段產生積極影響。

最后，筆者團隊在進行設計時也兼顧產品體驗感的創(chuàng)新。筆者認為較好的產品體驗感可以為消費者帶來獨特的使用感受，并反作用于設計本身促進其不斷迭代不斷創(chuàng)新。菌絲體材料基于其本身在一定條件下可自然降解的特性，設計為產品后可以為消費者帶來獨特的使用體驗，在使用過程中增加趣味性，增強費者與產品的互動，在一定程度上宣揚產品設計理念，力求將“循環(huán)”和“可持續(xù)”等理念宣傳給消費者，實現(xiàn)產品的社會效益。

（二）設計實踐

當前，筆者團隊與浙江天目山國家級自然保護區(qū)取得雙向合作，并以此材料進行旅游紀念品的設計和制造，相關設計包括菌絲體陶瓷器具包裝、腐殖質拼圖種子門票、“菌制”菌絲體種子包裝等。值得注意的是，團隊將天目山當?shù)氐牡赜蛐蕴卣骷尤朐O計中，讓游客更好地感受天目山景區(qū)的魅力，加深游客對當?shù)氐挠∠蟆＿@樣的方式也可以更好地開拓市場8，達到經濟效益與社會效益的統(tǒng)一。

同時，三項設計實踐都使用了材料驅動的設計方法，將材料特性融入設計中，使設計實踐產生的產品與市場中現(xiàn)有產品相比具有較大的區(qū)別，也更加凸顯其市場競爭力。接下來將對三項設計實踐進行具體闡述。

如圖8所示，菌絲體陶瓷器具包裝可以同時為陶瓷器具等易碎產品提供保護作用和裝飾作用，是利用菌絲體材料實驗最后選擇的闊木木屑、棉籽殼以及混合物制作，最后通過烘干讓產品最終成型。由于菌絲體材料的特殊性，產品秉承“循環(huán)”、“優(yōu)雅老化”和“可持續(xù)設計”的理念，在一定條件下會慢慢地自然損壞以縮短使用周期，在一定程度上給予使用者不一樣的產品體驗的同時，體現(xiàn)了包裝的趣味性，為設計材料環(huán)?？裳h(huán)利用提供有利的保障。本產品可以讓使用者同時參與到包裝的拆解和包裝材料的了解當中，讓產品體驗的整體性更完善。

腐殖質拼圖種子門票是以天目山景區(qū)內的腐殖質垃圾為主要原料，將其轉化為菌絲體材料后進行設計制作。在使用菌絲體材料制作單張門票的同時，對其本身進行預切割，并在其中嵌入小粒種子。這樣的設計考慮了門票的完整生命周期，在門票完成核銷功能后，可以如圖9所示將門票上的拼圖碎片進行立體拼接，拼出系列和天目山景區(qū)相關的動植物等立體拼圖;制作完成后的立體拼圖可以埋入泥土中，制作時嵌在其中的種子自然生長的同時菌絲體制成的門票也可以在泥土中自然分解。本產品既能減少普通門票制作時的紙張浪費，更加環(huán)保循環(huán)可持續(xù)，同時也賦予游客完整且富有趣味性的體驗。該設計尤其吸引孩子們的關注，立體拼圖的形式強調親子互動，可以加強孩子的動手能力，為他們認知世界打開另一扇大門。

“菌制”菌絲體種子包裝由菌絲體材料制成，基于材料可降解的特殊性，設計出如圖10所示的，將包裝和種子一起埋入泥土進行種植的使用方式，帶給消費者更好的種植體驗感。同時，在包裝設計上加入天目山景區(qū)特有的文化元素，通過一系列視覺傳達處理手法宣傳當?shù)匚幕?，達到社會效益和經濟效益的統(tǒng)一。

結語

菌絲體代表著一種不同于傳統(tǒng)材料的新型材料發(fā)展方向，在材料驅動設計方法的引導下以其作為材料進行旅游紀念品設計具有相當?shù)目尚行院鸵欢ǖ那罢靶?。所進行的實踐在響應國家號召進行可持續(xù)發(fā)展的同時，兼具創(chuàng)新設計和文化設計，相較于傳統(tǒng)紀念品更具吸引力和賣點。

此外，本研究抓住旅游紀念品市場，基于可持續(xù)發(fā)展的時代問題，設計可持續(xù)可循環(huán)的旅游紀念品，將環(huán)保、可持續(xù)等創(chuàng)新理念貫徹到底。更具特色更加創(chuàng)新的旅游紀念品在帶來較高經濟效益的同時兼顧社會責任感，將一種可持續(xù)可循環(huán)的理念傳達給消費者，將“循環(huán)”和“優(yōu)雅老化”的概念融入設計，具有更高的社會價值。

當前，菌絲體材料還未引入我國市場，而在國外，越來越多的設計博覽會以及生物研究室正在研究包括菌絲體在內的生物體材料并設計制作相關產品，在一些相關材料研究企業(yè)官網(wǎng)新聞報道也可以了解到一些市場前沿報告。總的來說，菌絲體作為一個較為新型的材料其特性還在不斷開發(fā)研究當中，市場前景較為廣闊。

因此，本研究以菌絲體為材料進行的旅游紀念品設計擁有廣闊的前景和較高的社會價值，可以為后續(xù)相關研究提供理論支持和指導，具有十分突出的意義。

基金項目：浙江理工大學科研啟動基金（項目編號：18082124-Y）;浙江理工大學青年創(chuàng)新基金（項目編號：2020Q057）;浙江理工大學基本科研業(yè)務費專項資金資助（項目編號：2020Q093）。

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