菌丝体材料产品化设计研究_刘览宇.pdf

包 装 工 程 第 44 卷 第 6 期 196 PACKAGING ENGINEERING 2023 年 3 月 收稿日期：20221102 基金项目：2020 年度国家社会科学基金艺术学项目（20BG130）作者简介：刘览宇（1996），女，博士生，主要研究方向为设计思维、产品设计等。菌丝体材料产品化设计研究 刘览宇，郑刚强，周倩（武汉理工大学，武汉 430070）摘要：目的目的 通过菌丝体材料的产品化设计实践，探索其设计原则与设计思路。方法方法 介绍菌丝体材料的特性并根据特性分析材料的可应用范围，阐述菌丝体材料的产品化现状及价值，并以材料驱动设计和可持续设计中的产品生命周期原则为理论依据，提出菌丝体材料产品化设计原则及设计思路。结论结论 总结出菌丝体材料产品化设计三原则，分别是材料的可持续性发展原则、产品的功能性与美观性兼具原则、创新产品的多样性原则，设计思路包括：认知菌丝体材料的特性；提出菌丝体材料的愿景；进行菌丝体材料的加工；测试菌丝体产品的功能；设计菌丝体产品的应用；探索菌丝体产品的可持续性。根据此原则与思路完成菌丝体板材设计，为今后的菌丝体材料产品化设计提供指导。菌丝体材料的产品化设计既可以拓展菌丝体材料的应用范围，规范菌丝体材料的设计流程，又能实现菌丝体材料的可持续性创新发展，为社会带来深远的环境和经济价值。关键词：菌丝体材料；产品化设计；可持续发展；创新设计 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)06-0196-09 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.06.021 Product Design of Mycelium Materials LIU Lan-yu,ZHENG Gang-qiang,ZHOU Qian(Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China)ABSTRACT:The work aims to explore the design principles and design ideas of mycelium materials through practical product design.The characteristics of mycelium materials were introduced.The applicable range of the materials was analyzed according to their characteristics.The productization status and value of mycelium materials were expounded.With the principle of product life cycle in material driving design and sustainable design as the theoretical basis,princi-ples and ideas for the product design of mycelium materials were proposed.Three design principles for product design of mycelium materials are summarized,including the principle of sustainable development of materials,the principle of functionality and aesthetics of products,and the principle of diversity of innovative products.The design ideas include:recognizing properties of mycelium materials;proposing the vision of mycelium materials;processing mycelium materials;testing the function of mycelium products;designing the application of mycelium products;and exploring the sustainabil-ity of mycelium products.The bacterial plate design was completed according to these principles and ideas,providing guidance for the design of bacteria material products in the future.The product design of mycelium material can both ex-pand the application range of mycelium materials,standardize the design of mycelium material,and achieve sustainable innovation and development of mycelium materials,and bring a deeper environment and economic value for the society.KEY WORDS:mycelium material;product design;sustainable development;innovative design 随着人口的不断增长和经济的快速发展，地球上日益匮乏的资源已经不能满足人们过度开采和使用的需求，解决上述问题的有效途径便是新材料的开发和利用。其中菌丝体材料因其具备纯天然、可再生、可降解、易塑形等特性，在资源日益匮乏的当今，对其的研究具有促进可持续发展和资源再利用的优势。第 44 卷 第 6 期 刘览宇，等：菌丝体材料产品化设计研究 197 在设计领域，基于菌丝体材料所进行的尝试性设计在不断实施，菌丝体材料作为一种生物可降解材料，已经初步运用在少量的日常用品中。然而，这种产品的应用往往是试验性的且没有被大规模开发，相关产品的设计范围较窄。本研究将探究如何使设计在菌丝体材料产品化过程中发挥更大的价值，为菌丝体材料的产品化设计提供系统的指导，以促进菌丝体产品多元化、规模化、可持续性的生产与应用。1 菌丝体材料概述 1.1 菌丝体材料的特性 菌丝是由孢子经过不断生长最终形成的丝状或管状的菌体。多个单核菌丝持续生长后互相接触和沟通融合后形成双核菌丝体1。菌丝体和其自身的生长基质组合在一起的繁殖材料叫菌种，菌种和谷物或者木屑等附着物在模具中生长到一定阶段后形成菌丝体材料。近年来，对于菌丝体材料特性的研究在不断增加，菌丝体材料的可再生、抗压性、强度大、可降解、易塑形等优势越来越受到学术和商业的关注。菌 丝体材料的特性及行业应用瞻望分析，见表 1。1.2 菌丝体材料的应用现状 菌丝体材料作为一种环境友好、可再生、塑形性好的绿色材料，符合当前可持续发展的趋势。通过在特定环境下的塑形以及烘干等生产制备步骤，菌丝体材料最终能够形成具有特定形状和功能的菌丝体产品。在过去十年的时间里，不同国家的生物技术公司推出了少量基于菌丝体材料的概念性产品，如MycoWorks 公司将菌丝体材料加工为皮革的替代品，并制成时装在纽约时装周上展出；Ecovative Design公司创造的菌丝砖被当作建筑材料用于纽约现代艺术博物馆；产品设计师 Danielle Trofe 以菌丝体材料制成了台灯和花盆等。由此可见，菌丝体材料与设计相结合形成的菌丝体产品可以应用于不同领域，并具有广阔的发展前景。经调研发现，虽然菌丝体材料在产品包装、建筑、家具等行业中的应用有着无限的潜能，但这种潜能始终未能得到深度开发和规模化生产。在中国，虽然近年来生物基材料技术取得了很大的进展，但菌丝体产品的开发和应用尚处于起步阶段5。表 1 菌丝体材料的特性及行业应用瞻望 Tab.1 Characteristics of mycelium materials and prospect of industrial application 材料特性 性能描述 行业瞻望 力学性能 菌丝体材料抗压强度与聚苯乙烯材料近似，说明其具有良好的抗压性、回弹性2-3 建筑行业、家装、办公装饰、家具、交通工具（汽车内饰材料）、海洋工程、包装、面料（服装，鞋，包）隔音性 菌丝体板吸收率高达 75%，非常有希望取代传统的泡沫隔音板4 建筑行业、家装（地板、隔音板）、办公装饰、交通工具（汽车内饰材料）阻燃性 真菌菌丝体本身不可燃，甚至可以直接承受火焰烧灼，是一种良好的天然阻燃材料 建筑行业、家装，办公装饰、交通工具（汽车内饰材料）、海洋工程 可塑性 菌种和谷物或者木屑等附着物在模具中生长到一定阶段后形成菌丝体材料。娱教行业（DIY 科普）文创产品（手机壳、饰品、识别性文化用品）面料（服装，包）个性化定制行业天然可降解性 得到的产品经使用废弃后可以直接作为家庭堆肥，30 天就能完全降解。包装、建筑行业、儿童玩具行业 1.3 菌丝体材料产品化的价值 菌丝体作为一种可生物降解且坚固的材料，满足越来越多消费者对绿色生活的需求。在制造方面，菌丝体可以生长为任何形状，这种精准的塑形能力有利于消除制造过程中的浪费并提高生产效率，且菌丝体材料所具有的多种功能使其有着广泛的应用可能性。除此之外，用于生产菌丝体材料的原料丰富、可持续且价格低廉，如农场废弃物和家用食品废弃物等。因此，基于菌丝体材料的产品化设计与实践，可以将菌丝体材料的设计属性与可持续发展结合在一起，通过多种形式的创新传达绿色低碳、纯真质朴的生活理念，这一理念是拓展菌丝体材料运用、提升产品多样性的有效手段。2 菌丝体材料产品化设计原则 1）材料的可持续性发展原则。可持续设计要求从人类的长远利益出发，以满足人类社会的可持续发展为目标6。菌丝体材料本身属于可再生资源、可循环材料，因此在材料的生产、使用、废弃、再生循环过程中应与生态环境相协调，减少环境污染或不污染环境。美国的克利夫兰工作室预计开发的菌丝体建筑，见图 1。与传统的建筑不同，该建筑旨在解决贫困灾区的住房危机，通过将建筑垃圾分解成纸浆并将其与菌丝体混合，然后塑形压缩形成一种新的菌丝体建筑材料，这种菌丝体材 198 包 装 工 程 2023 年 3 月 图 1 菌丝体建筑结构 Fig.1 Building structure of mycelium 料可以切成砖块在灾区建造临时房屋，从而将废物转化为一种可持续的建筑材料。因此，在以菌丝体材料为基础的整个产品生命周期内应注重可持续和环保意识，设计师需考虑菌丝体产品的环境属性（废料转化性、可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），重点利用材料的废料转化性和可回收再利用性进行设计。2）产品的功能性与美观性兼具原则。菌丝体产品的设计过程中应以功能为核心，同时考虑产品的美观性。现代产品设计需以人为本，符合人体工学，鲜明地体现出产品的功能及特性，如舒适、便捷、耐用等特点7，如今最常见的菌丝体产品商用形式为包装设计，见图 2。由于菌丝体材料具有重量轻、易于成型和生产等优势，加工制造出的菌丝体包装可代替塑料包装，也可表达出回归自然的淳朴之美。菌丝体产品的设计需要充分考虑菌丝体材料的特性，如抗压强、强度大、易塑形、耐磨等特点。在美观性上，菌丝体材料表面自然原始，且通过染色等工艺可以有利于设计师根据其设计理念，赋予菌丝体产品不同的肌理与视觉体验。图 2 菌丝体产品包装设计 Fig.2 Packaging design of mycelium product 3）创新产品的多样性原则。菌丝体作为一种创新生物材料，现阶段所涉