以菌丝体为材料的旅游纪念品设计研究

郭和睿 包德福 王赛赛

摘要：以菌丝体为材料进行产品设计，并将其推广。基于过往研究和相关案例设计产品，于实验室制备菌丝体材料，通过材料驱动的方法明确设计要求，并进行实物的打样和制作，最后进行设计评判判断相关设计是否符合要求。于实验室获得菌丝体材料，并将其用于旅游纪念品设计，设计成果产生相当社会效益和经济效益。文章的研究可以为菌丝体材料研究及使用绿色材料设计旅游纪念品的实践提供参考。

关键词：菌丝体 绿色材料 生物材料 材料驱动设计 产品设计

中图分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）05-0014-04

引言

当设计跨越技术和生物学的鸿沟，产生一种新的制造物体的生物科学的时候，材料设计日益成为生物科学的一个领域，成为不同知识领域的交叉学科。其中，菌丝体材料研究代表着一种不同于传统材料的新型材料发展方向。菌丝体作为一种新材料，具有强度大、易塑形、可降解等多种优势，是一种纯天然、可再生的环保材料。

当前，资源问题是国际社会讨论的重点，开发利用可再生资源是解决这一问题的良好手段。菌丝体材料作为一种环保的绿色材料，在该方面具有优势。为探究如何将菌丝体材料运用于产品设计，本研究通过材料驱动设计的方法以菌丝体材料进行旅游纪念品设计，探究材料的制备方法和应用方法，并研究该类设计可以产生的社会效益和经济效益。本研究进行的使用菌丝体材料进行旅游纪念品设计的实践可以为菌丝体材料的研究及使用绿色材料进行的产品设计提供参考。

一、国内外相关研究及调研综述

（一）对当前形式的判断及研究

有数据指出，全世界90亿吨塑料垃圾中只有9%被回收利用，大多数此类垃圾最终被堆积在垃圾填埋场或流入环境中，而中国已经是塑料垃圾来源大国，超过了欧盟和美国。邓义祥等学者（2018）据此提出针对此类垃圾的处理有其必要性，从另一角度而言，开发可持续的材料也有其必要性。

当前国内外也有众多学者提出关于绿色材料研发的想法，Cecilia Cecchini（2017）的研究倾向于使用不能够食用的作物作为产品开发材料。他提出将作物可食用部分提供给人类补充营养，在所剩余的部分废料中创造出新的材料。农业粮食和渔业部门面年产生数百万吨废料，而设计师们可以对这些材料进行回收，再利用期中有价值的碳水化合物和纤维素，使用这些宝贵的资源也将帮助我们减少处理食品加工产生的固体和液体废料的问题。

Elvin Karana（2018）等学者提到，减少不可再生自然资源的使用是一项全球可持续发展战略，而在过去几十年中提出的一个解决办法是在产品设计中使用新的生物材料，这些替代材料在多学科领域的交叉处引发了一种新的设计实践，他们将这样的实践称为Growing Design。Growing Design是指从自然状态下的生物体获得材料，以实现独特的材料功能、表达方式和可持续的设计解决方案[4]。

Elvin Karana（2018）在研究中也列举了一些以菌丝体为基础材料的产品和项目，但同时也认为基于菌丝体的设计的现有案例还没有充分说明该材料在产品设计方面的潜力。他们在论文中针对菌丝体材料使用材料驱动设计（MDD）方法进行了研究，获得了一些菌丝体复合材料的物理特性和化学特性以及一些结论[3]。

（二）菌丝体产品的调研及案例分析

1.现有产品及案例分析：在现有的市场在售产品中，Evocative与建筑师David Benjamin合作，在纽约现代艺术博物馆PS1庭院内建造了一座塔楼一Hy-Fi。如图1所示，Hy-Fi由反射膜覆盖的10，000个菌丝砖构成，看起来非常无机，但完全可堆肥，是菌丝体材料在建筑上應用的典型案例。

菌丝体材料被建筑工作室The Living用于在纽约Mo MAPS1画廊的庭院中建造一座有机塔楼（如图2所示），该设计采用完全由天然

材料制成的圆形建筑，是该画廊2014年青年建筑师计划的获奖作品。使用该材料制成的其他设计包括由设计师Danielle Trofe设计的台灯和花盆，如图3所示，它们分别将菌丝体材料与压缩软木和混凝土搭配使用，获得了很好的效果。

基于上述案例，菌丝体材料可以与多数结合进行产品设计，并被大量应用于建筑材料领域，是一种具有较大潜力的绿色新材料。此外，团队还发现，当前市场上大部分菌丝体产品都呈偏黄或者偏白色，表面肌理和颜色由产品表面菌丝的多少和最后的定型方式决定，因此多数产品在生产阶段会考虑通过植物染色的方式改变产品颜色，以产生更多的可能性。

2.发展趋势：以生物材料驱动设计是一个有广阔发展前景的课题，人类长期以来也在研究真菌的工业潜力，从食品（例如，奶酪，面包和啤酒等）到医疗生物技术（例如抗生素和抗病毒药物;Wainwright，1992），然而真菌最近才被考虑作为人工制品生物基材料的替代资源（Holt等，2012;Jiang Walczyk，Mooney&Putney，2013）。因此，菌丝体材料作为真菌材料的一种，具有广阔发展前景。

此外，如“生物制造材料”等相似领域的概念也同样具有突破性。团队相信，在不远的将来，这类材料终将问世，并进行产品化运用，以颠覆现有的市场。

（三）总结

综上所述，减少不可再生资源的使用，并针对绿色材料的开发有其必要性，菌丝体材料是一种环保的绿色材料，符合当前可持续发展的趋势。菌丝体作为一个较为新型的材料其特性还在不断的开发研究当中。但在调研过程中我们能够发现，菌丝体材料应用于包装材料、建筑材料及服装面料的无限可能性。

当然，相关设计中没有将菌丝体材料运用于旅游纪念品领域的先例。因此我们通过实验室培育的方式获得菌丝体材料，并进行旅游纪念品的产品化设计，为相关领域填补空白，也为相关产品设计提供了范例。

二、材料驱动设计的方法

（一）材料驱动设计方法和传统设计方法的联系

长期以来，产品设计与开发中材料的选择一直被纯粹的技术方法所主导，主要关注材料的性能及其生产工艺。材料构成了产品的物理外观，选择合适的材料对于产品的功能、评价以及评估其对环境的影响至关重要。不同于传统的设计方法侧重于草图及设计可视化，材料驱动设计是在设计过程的开端引入材料，通过材料样本拓宽设计思路，或使用单一材料作为设计探索的起点，这样产生的通常是关于实际探索和材料原型设计。因此材料本身就是设计的起点。

但同时，与传统设计方法相同，在材料驱动设计中仍需要注意设计的功能性和实用性，选择材料需要侧重于最终用户的体验，而不是表达设计师的感受。我们需要发展材料实践，将材料思维融入到整体设计实践中，包括材料如何被情境化、评估和选择，并最终设计适合的产品。

（二）材料驱动设计方法的基本步骤

材料驱动设计方法引导设计师从材料特性和体验品质到材料体验视觉，再到体验品质、材料特性，最后到产品。支持这一旅程的活动按照以下四个主要步骤组织：理解材料、创建体验愿景、展示材料体验模式、设计材料/产品概念。

第一步要求设计师理解材料，并在技术和经验上对其进行描述，以便在后期应用于产品时阐明该材料相对于其替代材料具有的优势。

第二步要求设计师阐明设计意图，创建设计愿景以沟通设计过程的最终目标，愿景的目的是帮助设计者明确进行设计的具体步骤及方式。首先，设计师将观察和反思整个材料表征，接着构造材料的视觉经验，并对其做出合理的视觉推断，如可以解释（eg.材料将表达自然）、情感（eg.材料都會让人们惊讶的），或表述行为的（eg.材料需要精致的使用）。此外，该步骤可以定义材料在更广泛的背景下的独特作用和目的（eg.材料将使人们意识到他们的消费模式，材料将使人们欣赏由“废物”材料制成的产品）（Karanaetal.2015）[3]。在视觉材料的支持下，设计师可以将物质体验视觉传达为清晰简洁的陈述，并对后续设计产生影响。

在第三步中，Karanaetal.（2015）建议设计师从材料体验视觉中提取两个或更多的关键含义，并探索它们如何与产品形状或制造过程等形式化属性产生联系[3]。接着，设计师对结果进行评估并进行总结，最终形成材料/产品的形式属性与探索意义之间的关系。

在第四步中，设计师将基于第一步到第三步的所有主要发现进行设计验证和评估。在这个阶段，设计师可能会进一步修改材料，在预期的材料中创建一个有希望的原型。所选择的材料-产品概念随后可以在常规的设计过程中得到发展。为了确保最终产品概念仍然传达预期的含义和体验，在这一阶段应邀请目标用户参与产品体验，并以此为重要依据进行最后的评估，比较材料产品的概念与其与预期材料的匹配程度，产品可行性（成本和生产），以及他们的技术性能（材料是否能满足要求的功能），最终确认产品是否符合预期目标。

三、菌丝体材料的制备

菌丝体材料作为新型生物材料中的一种，具有可再生、可持续等多种特性，因此在实验室中将其进行培养以进行后续研究尤为重要。

基于过往研究，我们研究并设计了如图4所示的实验菌种培养和产品制作流程，选用以下材料和器皿尝试进行菌丝体材料的实验室培养：红芝母种、松山灵芝母种、俄勒冈灵芝母种、木蹄层孔菌母种、云芝栓孔菌母种、桦木腐朽菌母种、天然培养基（马铃薯、豆芽汁、玉米粉、麦麸、米糠、棉籽壳、木屑等）、合成培养基、灭菌锅、接种箱或接种室、培养室、菌种瓶、铝锅、石膏粉、碳酸钙、蔗糖、天平、水桶、大盆、防潮纸、绳子、塑料薄膜、木棒、接种铲、75%酒精消毒瓶、镊子、酒精灯、大口漏斗火柴、电炉。

在实验中我们发现，将不同基质与不同材料进行组合可以改变生长的真菌和基质组合物的品质和属性，并产生如图5所示的不同效果。此外，用于混合的材料可以选自二氧化硅，珍珠岩，甲基纤维素，甘油，琼脂糖，或通过亲水承载能力保持液体的任何其他材料以及增强强度或黏度。

在完成前期材料的评估与相关实验后，我们设计如图6所示的在培养基上接种母种的实验步骤，选择合适的基质并通过培养获得合适的菌丝体材料，将其用于产品设计。

当在合适的基质中的真菌菌丝体生长到合适的阶段后，将其置于模具中进行压模（在真菌菌丝体上施用至少2000PSI）。最后，将压模后的菌丝体放入烘箱进行烘干，使真菌菌丝体形成如图7所示的真菌模塑形状，并最终获得菌丝体材料。

四、使用菌丝体材料进行的旅游纪念品设计实践

（一）设计目的及创新点

当前，旅游经济逐渐成为国民经济的新增长点，相关市场状况火热[5]。旅游纪念品作为旅游消费一大热点，获得众多投资者的青睐，相关市场具有突出价值，也具有广阔的行业前景[6]。然而，旅游纪念品广阔的市场空间离不开其中设计与制造行业的努力，传统的设计方法通常侧重于草图和可视化，传统的制造方法也倾向于使用普通材料进行制造。这样的方式缺少新意，很难在产品种类繁多的市场中立足，因此旅游纪念品市场需要并且有必要有颠覆性的创新产品出现。

笔者认为，针对旅游纪念品的现状，需要从设计和制造方法、设计理念及使用方式三个维度进行创新，笔者也从这三个角度入手，运用材料驱动设计的方法进行设计实践。在实践中，团队引入“循环”、“优雅老化”以及“可持续”等具有创新性的设计理念，创新地将菌丝体用作旅游纪念品设计中，并兼顾产品的体验感，力求产品达到经济效益和社会效益的统一。

首先，在循环经济中，产品寿命作为一种设计思考被引入：我们如何与产品建立长期的关系，我们如何使用“优雅老化”的材料来创造产品，并使其以一种新的范式慢慢进入社会，影响着我们作为设计师的材料实践。新的材料实践可以帮助未来的设计师更好地意识到他们所做决定产生的后果，从而在设计过程中形成与材料相关的反思实践。笔者团队以菌丝体为材料进行创新设计。作为一种新型绿色材料，菌丝体在满足产品材料应用要求的基础上还具有多种优势，且经实验室证明其有方法有途径进行大规模制造，因此，将菌丝体材料应用于旅游纪念品制造是具有相当可行性并且具有创新性的。

其次，产品设计理念的创新肯定了设计在主观概念上的高度。在旅游纪念品设计实践中，我们创新产品设计理念，引入“循环”和“优雅老化”的设计概念，将产品寿命以一种全新的形式呈现。公司使用纯天然可降解的菌丝体材料进行产品设计，赋予产品由制造生成到降解消失的过程一种体面优雅的仪式感，带给消费者以共鸣。同时，菌丝体材料的来源是腐殖质垃圾，最终也以腐殖质垃圾的形式降解，属于可回收可循环材料，契合可持续发展的产品设计理念。过往的实践证明，创新的设计理念会带来新的消费需求和新的消费增长点，带动相关产品和材料的消费。

此外，我们还在设计和制造方法创新的基础上引入“可持续设计”的理念。作为设计师，我们必须了解和发挥我们在可持续发展世界中的关键作用。设计师的角色之一是通过产品或服务解决问题并提供创新的解决方案"。由于不负责任地消耗自然资源，我们正面临许多紧迫的生态问题，设计师在为这一问题提供解决方案的方面发挥着重要作用：设计师将用创新和可持续的产品取代过时的产品，这些产品可确保更低的资源消耗和更少的浪费。利用可持续设计理念，鼓励在设计过程的每个阶段做出决策，减少对环境和居住者健康的负面影响，同时保证产品质量一这是一种综合的整体方法，权衡可持续发展性与产品生产效率，对产品生命周期的所有阶都会段产生积极影响。

最后，笔者团队在进行设计时也兼顾产品体验感的创新。笔者认为较好的产品体验感可以为消费者带来独特的使用感受，并反作用于设计本身促进其不断迭代不断创新。菌丝体材料基于其本身在一定条件下可自然降解的特性，设计为产品后可以为消费者带来独特的使用体验，在使用过程中增加趣味性，增强费者与产品的互动，在一定程度上宣扬产品设计理念，力求将“循环”和“可持续”等理念宣传给消费者，实现产品的社会效益。

（二）设计实践

当前，笔者团队与浙江天目山国家级自然保护区取得双向合作，并以此材料进行旅游纪念品的设计和制造，相关设计包括菌丝体陶瓷器具包装、腐殖质拼图种子门票、“菌制”菌丝体种子包装等。值得注意的是，团队将天目山当地的地域性特征加入设计中，让游客更好地感受天目山景区的魅力，加深游客对当地的印象。这样的方式也可以更好地开拓市场8，达到经济效益与社会效益的统一。

同时，三项设计实践都使用了材料驱动的设计方法，将材料特性融入设计中，使设计实践产生的产品与市场中现有产品相比具有较大的区别，也更加凸显其市场竞争力。接下来将对三项设计实践进行具体阐述。

如图8所示，菌丝体陶瓷器具包装可以同时为陶瓷器具等易碎产品提供保护作用和装饰作用，是利用菌丝体材料实验最后选择的阔木木屑、棉籽壳以及混合物制作，最后通过烘干让产品最终成型。由于菌丝体材料的特殊性，产品秉承“循环”、“优雅老化”和“可持续设计”的理念，在一定条件下会慢慢地自然损坏以缩短使用周期，在一定程度上给予使用者不一样的产品体验的同时，体现了包装的趣味性，为设计材料环保可循环利用提供有利的保障。本产品可以让使用者同时参与到包装的拆解和包装材料的了解当中，让产品体验的整体性更完善。

腐殖质拼图种子门票是以天目山景区内的腐殖质垃圾为主要原料，将其转化为菌丝体材料后进行设计制作。在使用菌丝体材料制作单张门票的同时，对其本身进行预切割，并在其中嵌入小粒种子。这样的设计考虑了门票的完整生命周期，在门票完成核销功能后，可以如图9所示将门票上的拼图碎片进行立体拼接，拼出系列和天目山景区相关的动植物等立体拼图;制作完成后的立体拼图可以埋入泥土中，制作时嵌在其中的种子自然生长的同时菌丝体制成的门票也可以在泥土中自然分解。本产品既能减少普通门票制作时的纸张浪费，更加环保循环可持续，同时也赋予游客完整且富有趣味性的体验。该设计尤其吸引孩子们的关注，立体拼图的形式强调亲子互动，可以加强孩子的动手能力，为他们认知世界打开另一扇大门。

“菌制”菌丝体种子包装由菌丝体材料制成，基于材料可降解的特殊性，设计出如图10所示的，将包装和种子一起埋入泥土进行种植的使用方式，带给消费者更好的种植体验感。同时，在包装设计上加入天目山景区特有的文化元素，通过一系列视觉传达处理手法宣传当地文化，达到社会效益和经济效益的统一。

结语

菌丝体代表着一种不同于传统材料的新型材料发展方向，在材料驱动设计方法的引导下以其作为材料进行旅游纪念品设计具有相当的可行性和一定的前瞻性。所进行的实践在响应国家号召进行可持续发展的同时，兼具创新设计和文化设计，相较于传统纪念品更具吸引力和卖点。

此外，本研究抓住旅游纪念品市场，基于可持续发展的时代问题，设计可持续可循环的旅游纪念品，将环保、可持续等创新理念贯彻到底。更具特色更加创新的旅游纪念品在带来较高经济效益的同时兼顾社会责任感，将一种可持续可循环的理念传达给消费者，将“循环”和“优雅老化”的概念融入设计，具有更高的社会价值。

当前，菌丝体材料还未引入我国市场，而在国外，越来越多的设计博览会以及生物研究室正在研究包括菌丝体在内的生物体材料并设计制作相关产品，在一些相关材料研究企业官网新闻报道也可以了解到一些市场前沿报告。总的来说，菌丝体作为一个较为新型的材料其特性还在不断开发研究当中，市场前景较为广阔。

因此，本研究以菌丝体为材料进行的旅游纪念品设计拥有广阔的前景和较高的社会价值，可以为后续相关研究提供理论支持和指导，具有十分突出的意义。

基金项目：浙江理工大学科研启动基金（项目编号：18082124-Y）;浙江理工大学青年创新基金（项目编号：2020Q057）;浙江理工大学基本科研业务费专项资金资助（项目编号：2020Q093）。

参考文献

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