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2013十大新材料

生产工艺和材料选择在工业设计中扮演者及其重要的角色,随着科技的不断进步,工业设计的重点不仅仅是造型,而是开始向着工艺、材料、工程等方向深入发展。在盘点完2013年十大生产工艺之后,我们今天来回顾一下过去一年中设计癖介绍过的新材料。

这里的新材料有的是全新开发的材料,还有些材料是原来就有的材料,产品设计师将其应用到新的设计领域中。共同之处是,这些材料某些特有的物理、化学、生物学特性让其成为设计师手中的利器,帮助设计师设计出功能更实用、更方便的好设计。以下就是设计癖总结的2013十大新材料

自动过期的医药包装材料

Kanupriya Goel和Gautam Goel设计了一款可以自动过期的医药包装材料,经过一段固定的时间之后,这种材料的表面会出现“不宜销售”的过期提醒标志,让商家无法欺骗病人。

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这种包装材料由两层材料组成,表层印有药品信息,底层则含有隐藏的过期提醒信息,中间通过多层可渗透材料隔离,随着时间的推移,底层的过期信息会逐渐透过隔离层,当药品过期的时候,底层的过期信息会清晰地显示在表层。

此前设计癖曾介绍过一款鲜肉包装用的保鲜标签,和本文的医药包装材料有异曲同工之妙。

 

生物邮票(Biostamp):MC10研制出像临时纹身一样柔软的电路板

 

远程医疗为那些距离医院非常遥远的病人提供了很多方便,足不出户就可以提供身体健康信息,获得医疗建议。问题是不管多么便携的仪器和设备你都需要佩戴在身上,否则就无法获得即时、准确的数据。变通方法之一就是把监测技术植入体内或体表。「生物邮票(Biostamp)」就是这样一种技术。

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材料科学家 John Rogers 和他的公司 MC10 开发了一种柔软的电路板——「生物邮票(Biostamp)」,可以像临时纹身那样直接粘在皮肤表面,然后这种超薄的电子筛网能够随着皮肤的收缩而收缩,监测体温、水分等用户健康信息。

MC10 的科研人员将脆性硅晶片打印成很小的薄片,然后将其排成波浪形结构,从而克服了脆性问题。

Rogers表示这种「体表电子设备(epidermal electronics)」可以用于研制保健产品,无需将其连接到大型机器上就可以监测病人信息,不仅更方便,而且比起在医院检测,在日常生活中使用所得数据更精确。

除了监测病人健康之外,这种技术还可以用来帮助运动员监测体内水分,通过及时补充水分获得最佳成绩。除了直接使用外,用户还可以使用药店里的喷雾绷带,让这种设备更结实,并且防水,避免运动时汗水和洗手时肥皂水的影响,最长可使用两周

普林斯顿大学设计出3D打印耳朵

普林斯顿大学的一个纳米科学家小组通过3D打印技术打印出了一只仿生耳朵,把电子元件和生物材料结合到一起,用灵活柔软的3D打印耳朵来代替传统的机器假耳朵。

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科学家们选择的打印材料为水凝胶,一种在组织工程学中其支撑作用的化学物质,接着用Fab@Home3D打印机打印出仿生耳朵,然后将从小牛身上获取的细胞注入水凝胶中,接着加入一种含有纳米银粒子的聚合物,这种聚合物可以传播无线射频信号。最后将小牛细胞成长为软骨组织,并围绕一个线圈天线变硬。

经过测试,这只耳朵可以接收1MHz-5 GHz的信号,远远超过人耳的接收范围(20Hz-20KHz)。目前只能接收无线电波,但科学家相信可以通过其它材料进一步扩大这种人造耳朵的接收范围。

节约时间、避免浪费的“润滑涂层”

当番茄酱瓶里的番茄酱所剩不多时,我们通常会用力的摇晃瓶子,在多倒出一点。就算这样,浪费番茄酱也还会有很多粘在瓶子上,还可惜了宝贵的时间。Dave Smith等设计开发的“润滑涂层”巧妙的解决了这个难题。

“润滑涂层”可以将玻璃、塑料等材料瓶子的内部变得超级润滑,使得番茄酱等粘性液体也能轻易的倒出,避免了很多的浪费。不仅仅是番茄酱瓶,可以说“润滑涂层”在工业设计领域的应用潜力是非常大的。

当然,“润滑涂层”有一主要挑战,即安全问题,真正上市前要通过食品及药物管理局的认可才行。期待安全的“润滑涂层”早日到来。

海藻灯具让人仿佛置身海底世界

以色列设计师Nir Meiri四月份在米兰Spazio Rossana Orlandi发布了一系列用海藻灯具,包扩台灯、吊灯、落地灯等,由于灯罩为绿色,灯光透过灯罩后,变成绿色,周围的人仿佛置身海底。

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这些灯的灵感来自海洋,所采用的主要材料为海藻,设计师首先准备一个铁制框架,然后把湿的海藻平铺在框架上,风干之后,海藻会萎缩,包在铁架上变成灯罩。最后,设计师在灯罩表面涂上一层透明涂料,让灯罩可以使用的更久。

既能生产食物也能生产织物的转基因植物「Biolace(生物花边)」

以化纤为主要材料的人造织物大大提升了织物的种类和性能,但是也造成大量的环境问题,并且化学品是不可持续的,生产过程需要大量能源投入。那么有没有可能通过生物基因技术来生产织物,实现一种可持续的织物制造工艺呢?「Biolace(生物花边)」正在朝这个方向努力。

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「Biolace(生物花边)」是由伦敦艺术大学中央圣马丁学院未来织物研究中心副主任Carole Collet负责的一个科研项目,该项目的目标是通过合成生物技术对植物DNA进行改良,将其变成多功能工厂,让植物不仅可以生产更优质的食物,而且可以通过根部种植织物,而所需要的原料就是阳光和水。

无论从结构,还是从功能角度讲,植物都是比机器更靠谱、更精确的机器,只不过植物是有生命的。通过基因工程技术改造,这些「活机器」不仅可以开花结果,而且还可以织布。这是设计师兼科学家Carole Collet给出的结论。

目前「Biolace」项目提出了四种转基因植物:番茄、罗勒、草莓和菠菜。比如其中的转基因番茄富含番茄红素的番茄,其根部生长的可使用的花边蕾丝富含蛋白质。转基因菠菜则可以生产用于电子产品的微生物传感器,并且能够提供多种矿物营养。

Collet相信到2050年,生物技术的进步让人们可以在温室内种植这种经过改良的超级植物,根部位于矿物溶液中。

关于转基因技术利弊的争论近几年持续升温,或许换个方向,先从转基因织物开始,人们更容易接受一些。一旦转基因织物技术成熟,种衣服将像种庄稼那么自然。

记忆合金变形锅让你告别切菜板和煎锅

每次炒菜都需要先在切菜板上把菜切好,然后将菜转移到锅里,进行烹饪,这个过程很容易把某些切好的材料滑落到地上。

变形锅(Curling Pan)是一款采用形状记忆合金制成的厨具,将案板和炒菜锅的功能合二为一。在正常状态下,锅是平的,可以当切菜板用,当在火上加热到某个温度之后,锅的四周会翘起,变身为一个煎锅。省去了转移原料的过程,也就减少了洒落的概率。

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秘诀在于材料上,这种锅采用形状记忆合金制成,具体而言是具有双向记忆效果的记忆合金。在低温状态下呈现出一种形状,加热之后变成另外一种形状,冷却后又会恢复到低温时形状。

除此之外,这款变形锅的边缘颜色会随着温度的变化而发生变化,用来指示温度。

设计师通过对材料的巧妙利用解决了烹饪原料的的转移问题,减少了麻烦,节约了菜品,节省了空间,更重要的是,你可以和案板、煎锅说再见了。变形锅是2013红点设计奖最佳设计奖作品,设计师是Lee Jee Won和Lee Juan。

像植物一样的原细胞概念跑步鞋 Amoeba

未来的鞋子可能更像是一株植物,需要精心呵护,不然会死掉,当然,回报是它穿上去更加舒适,就像你的第二皮肤。

英国伦敦设计师Shamees Aden正在开发一款名为「Amoeba」的原细胞概念跑步鞋,这种鞋采用3D打印工艺制作,如果坏了它可以进行自我修复。

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这种跑鞋可以根据用户脚的大小通过3D打印技术精确打印,穿上去就像是人的第二皮肤。当用户跑步时,跑步鞋可以根据压力和运动做出调整,保证足部的舒适。

关键在于打印鞋子时所采用的原细胞(protocell)科技上。设计师表示鞋子里面包含的这些原细胞可以根据压力进行伸缩,当你在不同的地形上跑步时,细胞可以根据足部施加压力的大小对鞋子的结构进行调整。

跑步结束后,材料里的原细胞会失去能量,用户只需将其放在一个装有原细胞液的瓶子内即可,这些液体可以维持这些生命组织的健康。

所谓原细胞是一些非常基本的有机物分子,本身并没有生命,但是可以通过组合创造出有生命的组织。原细胞基于人们对35亿年前地球最原始生命的假象,这种细胞拥有最简单、原始的结构,但却能够构建、复制和容纳DNA。通过将这些没有生命的分子进行结合,科学家们试图创造出人造生命组织,可以通过编程对其行为进行控制,比如对压力、光、热的反应。

除了可以调整材料的结构组合外,人们还可以在原细胞液里面加入颜料,让跑步鞋变成用户喜欢的颜色。从这个角度上看,用户买到家的不是一双鞋,更像是一株需要不断浇水的植物。

用纤维素做成的免洗餐具

吃饭吃菜争先恐后,刷盘子刷碗敬而远之。人之常情。有句话叫做懒是人类进步的催化剂,一点不假。这不,瑞典「明日机器(Tomorrow Machine)」设计工作室联合科研公司Innventia设计了一种免洗餐具,有了这种餐具,你只管吃饭,不管刷碗。

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这种免洗餐具的关键点有两个:Innventia开发的制作餐具所采用的纤维素材料;以及瑞典皇家工学院开发的新型涂料。

所采用的纤维素质轻而结实,可以做成曲面造型。设计师们首先将纤维素浆液变成板材,接着热压成型,然后这种材料就可以变得像陶瓷一样坚硬,但是不会摔碎。

瑞典皇家工学院开发的新型涂料采用了一种叫做「超临界溶液快速膨胀(Rapid Expansion of Supercritical Solutions)」的技术,可以模仿荷叶的表面结构,可以排斥水和污物。目前该技术还在开发之中,尚为产业化做好准备。

设计师们还通过一种仿大理石工艺对餐具进行处理,让餐具看上去像是传统的陶瓷制品。

用菌丝种出来的蘑菇家具

如果你家里在雨季特别潮,某些地方会长出蘑菇,这并不是一件好事。但是在费城大学学工业设计的大四学生Merjan Tara Sisman和Brian Mcclellan却从蘑菇中受到启发,设计了这些让人拍案叫绝的蘑菇家具,除了实现活体3D打印外,还零能耗。

在他们毕业论文《活体空间项目(Living Room Project)》中,两位同学希望用某些有生命的材料制造物品,后来他们发现菌丝,也即蘑菇的根是个不错的选择,非常适合用来制造家具,首先菌丝生长几乎不需要能源,所需的材料为农业废料等可再生的材料,防火,隔热,可完全降解。

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于是他们首先设计好家具,Merjan Tara Sisman设计了一把椅子,Brian Mcclellan设计了一款吊灯。然后做出家具模型,并通过模型来控制菌丝的生长。说起来简单,但在实际过程当中需要反复测试菌丝生长的环境(湿度、温度、密度等)。

在经过一系列试验(干燥、定型、纹路、颜色)后,两位设计师最终决定保留菌丝本来的模样,既不像木头,也不像金属,就是菌丝的天然纹路,制作出来的蘑菇家具如下。设计师目前正在对这些蘑菇家具进行最终的优化设计。

除了使用菌丝外,两位设计师还希望把更多其它活物来制造,哦,不,准确说应该是种植,家具。

Bonus: 采用3D打印技术和有机生物做成的菌丝椅子

荷兰设计师Eric Klarenbeek联合德国亚琛大学的科学家共同开发了一种通过有机生物打印产品的方法,设计了一款菌丝椅子,同样采用了菌丝这种材料。

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这款名为「菌丝椅子(mycelium chair)」的家具采用3D打印技术而成,所用的耗材为稻草碎末、菌丝和水的混合物,等菌丝长到一定程度时,用一个3D打印的生物塑料模型将菌丝包住,菌丝吸收水分后开始生长,形成一种质轻但非常结实的网状结构,这时会有蘑菇生长出来,然后将整个结构进行干燥处理,阻止菌丝进一步生长。

虽然Klarenbeek这次制造的只是一把椅子,理论上你可以利用这种工艺制作任何家具,乃至建筑物。

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留下评论 全部评论(6)

  1. 墨离之

    不知道3d打印在非金属方面的强度够不够。

  2. 余晴晴

    挺好的

  3. Vano_土佳儿

    好想玩3D打印

    1. pestwave

      3D打印机越来越亲民了,美国产的基本上2-3万也能买很不错的打印机了。

  4. JR杜

  5. 布鲁斯JYJ

    创新科技,改善生活