竹集成材燈具材料技術(shù)美的表現(xiàn)形式研究

■吳 昱，戴向東，劉俊冉，劉 侃

(中南林業(yè)科技大學(xué)家具與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004）

在林木資源極度匱乏的今天，有人提出了“以竹代木”的資源替代方法，然而由于竹材本身的性能相較于木材而言，存在一定的不穩(wěn)定性，因此對(duì)竹材進(jìn)行性能穩(wěn)定化的改性也就顯得尤為必要。二戰(zhàn)時(shí)期，竹材人造板這種以竹材為主要原料的復(fù)合材料首次被生產(chǎn)出來(lái)，這種材料既保留了竹材的天然紋理，同時(shí)還具備了竹材固有的韌性、高強(qiáng)度、高密度等基本特性，并且通過(guò)改性加工使其顯現(xiàn)出更為卓越的理論性能[1]。這是竹材加工技術(shù)的一種質(zhì)的飛躍，也正是材料技術(shù)美的一種表現(xiàn)，可提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)附加值。目前，以竹材為原料進(jìn)行改性的竹集成材在燈具設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用也開(kāi)始起步了。其在燈具設(shè)計(jì)中主要借助其物理與力學(xué)特性進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用，能展現(xiàn)出更為精巧的加工工藝下的材料技術(shù)美表現(xiàn)形式。

1 材料的技術(shù)美

技術(shù)美不僅是人類創(chuàng)造力的結(jié)晶，同時(shí)也是工業(yè)化時(shí)代帶來(lái)的產(chǎn)物。它是現(xiàn)代工業(yè)所生產(chǎn)的物質(zhì)產(chǎn)品給人帶來(lái)的一種獨(dú)特的審美體驗(yàn)，集合規(guī)律性與目的性于一體[2]。在燈具設(shè)計(jì)中，技術(shù)美通常有四種表現(xiàn)形式：功能技術(shù)美、結(jié)構(gòu)技術(shù)美、材料技術(shù)美和形式技術(shù)美，本文擬選取其中之一材料技術(shù)美這一表現(xiàn)形式進(jìn)行重點(diǎn)地研究。

材料作為產(chǎn)品的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，不僅對(duì)產(chǎn)品的外觀有著決定性作用，而且對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量也至關(guān)重要[3]。我們生活的物質(zhì)環(huán)境中有成千上萬(wàn)種材料，雖然材料的種類較多，但是每一種材料都有它自身的視覺(jué)感受和觸感特征，如竹藤、木頭、樹(shù)皮等傳統(tǒng)材料能讓人對(duì)自然空間中存在的植物產(chǎn)生聯(lián)想，從而產(chǎn)生天然、質(zhì)樸、親和之感。而諸如玻璃、鋼鐵、塑料等材料又帶有濃厚的現(xiàn)代氣息，往往讓人容易將之與冰冷、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)代工業(yè)相聯(lián)系起來(lái)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)師通過(guò)其對(duì)于材料的理解，對(duì)材料進(jìn)行選擇以及通過(guò)對(duì)材料施加不同的技術(shù)手段，從而設(shè)計(jì)出兼具美觀性與實(shí)用性的產(chǎn)品。燈具的藝術(shù)效果并非多是由于多種材質(zhì)累加而成，而是通過(guò)材料之間的合理協(xié)調(diào)與材質(zhì)肌理的和諧融合得以實(shí)現(xiàn)[4]。因此，合理巧妙地使用材料是影響燈具設(shè)計(jì)的重要因素，其實(shí)質(zhì)是體現(xiàn)燈具產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的材料技術(shù)美。

2 竹集成材材料屬性

竹材是一種優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的天然材料，但由于竹材本身的天然形狀，其直徑小、材料變異性大，容易對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)形成制約，同時(shí)還具有易開(kāi)裂、易霉變、易燃的缺陷，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中也存在一定的局限性。因此，通過(guò)材料改性和材料復(fù)合的方法，在竹材的基礎(chǔ)上增加具備不同特性的基體或纖維，將其制作成竹集成材（圖1），則可以使竹材有效規(guī)避這些缺陷，從而將其適用于更多工業(yè)化生產(chǎn)中。

圖1 竹集成材—平壓雙層板

竹集成材，作為時(shí)興的一種新型人造材料，主要是通過(guò)對(duì)原竹進(jìn)行一系列的機(jī)械和化學(xué)加工從而制成更具優(yōu)越特性的板材，其主要制作工藝是將原始竹材進(jìn)行“三防處理”（防腐、防霉、防蛀）、干燥、施膠成具有一定標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)格的竹片（圖2）。在一定的溫度與壓力下，竹片被干燥至8%至12%的含水率，具有相較于竹材本身更為穩(wěn)定的材料性能，再經(jīng)由借助膠黏劑或竹材自身的結(jié)合力的作用拼接制成形式各異的集成材料[5]。這種將竹材改變其物理性能從而將其制成竹集成材的方式，同時(shí)也是一種賦予竹材新性能（如：硬度、耐水性的增加）的重要方式。經(jīng)過(guò)深度加工的竹集成材與竹材在物理特性與力學(xué)特性上即存在著一定相似性，也存在著一定差異性。而正是由于對(duì)竹材部分不利于加工的特性進(jìn)行改善，也使得竹集成材具備了更為標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的技術(shù)美，成為了更加普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新型材料（圖3-圖4）。竹集成材在材料改性加工技術(shù)下其材料性質(zhì)發(fā)生改變的過(guò)程本身就是材料技術(shù)美的一種高度表現(xiàn)。

圖2 竹集成材生產(chǎn)工藝流程

圖3 竹集成材應(yīng)用于家具設(shè)計(jì)

圖4 竹集成材應(yīng)用于燈具設(shè)計(jì)

2.1 自然特性

從外觀來(lái)看，竹集成材保留了竹材天然通直的紋理、錯(cuò)落有致的竹節(jié)，不同于木材等需要特別涂飾加工的材料，竹集成材的表面只需稍作加工，就能顯示竹材原初的天然質(zhì)感，因此，竹集成材對(duì)燈具設(shè)計(jì)而言，不僅是一種良好的結(jié)構(gòu)材料，而且具有天然的審美元素[6]。從材料的物理性能上來(lái)看，由于竹材本身從外壁至內(nèi)壁，其纖維結(jié)構(gòu)并不一致，各部分的竹材密度具有較大差異，容易導(dǎo)致產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，為彌補(bǔ)這一缺陷，竹集成材在生產(chǎn)加工過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)一定的水熱處理。其中漂煮、碳化的加工工藝能夠有效改變竹的物理性質(zhì)，增強(qiáng)材料密度，大大提升材料的強(qiáng)度性能，竹集成材的強(qiáng)度甚至能夠與部分硬闊葉樹(shù)木材相提并論[7]。

竹集成材具有良好的封閉性,這種特性可以有效避免此后加工、貯運(yùn)與使用過(guò)程中的蟲蛀和霉變。同時(shí)，竹集成材具有優(yōu)良的光潔度、平整度，這也為后期的車削銑鉆裝配等加工工藝帶來(lái)良好的基礎(chǔ)條件[8]?？梢哉f(shuō)，由竹材加工而成的竹集成材不僅加工性能良好，而且其幅面大、變形小、耐磨損，可進(jìn)行更為復(fù)雜的深加工與表面裝飾處理，竹集成材的加工過(guò)程中對(duì)竹材實(shí)現(xiàn)了充分利用，能夠有效減少對(duì)于林木資源的消耗、提高竹材料利用率，這也是材料技術(shù)美的一種表現(xiàn)。

2.2 力學(xué)特性

竹材本身就擁有十分優(yōu)越的力學(xué)特性。以四年左右、已經(jīng)成材的毛竹為例，其性能可以與闊葉木材相媲美，同時(shí)還具有相較于木材更為顯著的優(yōu)點(diǎn)：其收縮量小，且其韌性大、彈性強(qiáng)。而將竹材加工為竹集成材，由于密度的增大，竹集成材作為一種竹制的人造板，在力學(xué)特性上，其干縮系數(shù)明顯低于其它木材。對(duì)于燈具設(shè)計(jì)而言，其材料必須不易變形，以此保證燈具形態(tài)的穩(wěn)固，而干縮系數(shù)越小，也就意味著該材料隨著含水量增大而發(fā)生變形的可能性越小[9]。與此同時(shí)，竹集成材的抗拉和抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度相較于普通木材要具備更大的優(yōu)越性，同時(shí)又具備一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)與綠色特性，也就更受到產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的青睞。

竹集成材是由具有一定厚度和寬度的竹片相互組接膠合組成的，經(jīng)過(guò)加工的竹片根據(jù)其組合、集成方式的不同，能夠組構(gòu)成形式不一的竹集成材，應(yīng)用于不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域。竹集成材已經(jīng)擺脫了原竹材料形狀、性能上的一定限制，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中如果能夠依據(jù)竹集成材的材料特性進(jìn)行加工、再創(chuàng)造，無(wú)疑能夠?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)提供出更多的可能性[10]。而設(shè)計(jì)是人類活動(dòng)有主觀意識(shí)、有目的的一種表現(xiàn)，同時(shí)也是一種十分重要的文化整合過(guò)程，以文化傳承為價(jià)值導(dǎo)向，可以說(shuō)設(shè)計(jì)與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化等方方面面都存在連接，也為人們的日常生活方式提供十分重要的物質(zhì)依托。因此，在燈具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在外觀上不僅要充分考慮文化價(jià)值導(dǎo)向，同時(shí)還要重視加工技術(shù)與工藝的進(jìn)步與升級(jí)。燈具設(shè)計(jì)中對(duì)竹集成材的使用，需要將竹集成材的主要特性與加工工藝相結(jié)合，從而設(shè)計(jì)出能夠體現(xiàn)人們對(duì)于設(shè)計(jì)深層需求的燈具產(chǎn)品，著力展現(xiàn)竹集成材燈具設(shè)計(jì)中的工業(yè)技術(shù)美感。

3 表現(xiàn)燈具材料技術(shù)美的形式

目前，竹集成材用于燈具設(shè)計(jì)來(lái)展現(xiàn)材料技術(shù)美主要有三種形式，分別是：熱壓成型技術(shù)表現(xiàn)剛性美、薄竹刨切技術(shù)表現(xiàn)朦朧美、激光雕刻技術(shù)表現(xiàn)鏤空美。

3.1 熱壓成型技術(shù)表現(xiàn)剛性美

竹集成材的熱壓成型是一種將竹材進(jìn)行深度加工的工藝，也是將竹材變?yōu)橹窦刹牡闹匾襟E[11]。這一步驟能夠使得原本性能不夠穩(wěn)定、難以適應(yīng)大批量生產(chǎn)的竹材成為可適應(yīng)規(guī)?；瘷C(jī)械加工的材料。將竹集成材進(jìn)行熱壓成型的主要加工過(guò)程為：用化學(xué)試劑潤(rùn)脹、高溫快速加熱等方法對(duì)竹條進(jìn)行軟化，將軟化后的竹條進(jìn)行堆疊，在高溫濕熱的狀態(tài)下，將竹條放入特定的模具中，這一步驟能夠顯著提高竹材的附著力與可塑性。然后將竹捆均勻緩慢地壓至與模具中，再與模具夾緊固定在一起，與模具一起放入干燥箱中進(jìn)行高溫?zé)釅憾伞?/p>

經(jīng)由熱壓工藝制成的竹集成材具有性能與形態(tài)上的雙重穩(wěn)定性。因此，竹集成材燈具往往具有一種均衡和諧的剛性美。首先，從性能的穩(wěn)定上而言，由于竹材本身含有大量的有機(jī)物質(zhì)，竹產(chǎn)品在使用過(guò)程中容易發(fā)生霉變、蟲蛀等現(xiàn)象，從而影響燈具的實(shí)際使用，給消費(fèi)者造成不便。在工業(yè)生產(chǎn)中，也會(huì)存在難以倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸以及保存的問(wèn)題。因此，對(duì)竹集成材施以熱壓成型的工藝，一方面能夠幫助去除竹材中所含有的有機(jī)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)防腐、防蛀、防潮的功能；另一方面還能通過(guò)控制不同濕度、溫度，改變竹材本身的顏色，比如竹片在經(jīng)過(guò)高溫高濕或炭化工藝后，會(huì)呈現(xiàn)出深棕色的色彩，在實(shí)際應(yīng)用中不需要進(jìn)行額外涂飾與貼面處理。從材料技術(shù)美的角度來(lái)看，燈具具有造型設(shè)計(jì)自由等諸多特點(diǎn)，能體現(xiàn)竹集成材的剛性之美，也即是材料技術(shù)美的一種表現(xiàn)。

如圖5所示，該設(shè)計(jì)應(yīng)用竹集成材拼接組裝而成的燈具，其外觀沉穩(wěn)大氣、不易變形，在色澤上也呈現(xiàn)出溫潤(rùn)、典雅的獨(dú)特韻致，頗具中國(guó)古代建筑均衡、對(duì)稱的神韻。尤其是以竹集成材拼接組合而成的燈罩，外觀設(shè)計(jì)上借鑒了中國(guó)古代建筑中常用的直欞窗（圖6）形式，燈光從燈具內(nèi)部透出，猶如天光照向室內(nèi)。該燈具設(shè)計(jì)從外觀上來(lái)看，似“窗”非“窗”，為空間提供與“窗”相同的光線照明與視覺(jué)美感。這種裝飾性、實(shí)用性與文化性的兼?zhèn)?，也是材料技術(shù)美與形式美在燈具設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)。

圖5 熱壓成型工藝下的竹集成材燈具

圖6 中國(guó)古代建筑中常用的直欞窗

3.2 薄竹刨切技術(shù)表現(xiàn)朦朧美

竹集成材的刨切工藝與木材刨切的原理十分相似，主要制作過(guò)程是將原竹進(jìn)行加工，通過(guò)膠合技術(shù)合成竹集成材，再利用刨切機(jī)將竹集成材刨切成厚度不一的薄竹片。薄竹片最長(zhǎng)尺寸可達(dá)2500mm, 最寬尺寸是1250mm, 厚度有0.2～0.8mm不等。這項(xiàng)工藝能夠使竹材達(dá)到統(tǒng)一的規(guī)格[12]。由于竹集成材具有天然的致密通直的特性,且經(jīng)過(guò)刨切加工后的竹集成材薄片其在材料表面具有光滑肌理，同時(shí)還保留了錯(cuò)落有致的竹節(jié)紋。因此，在將其制作成燈具的過(guò)程中，不需要進(jìn)行過(guò)多的涂飾處理。從裝飾角度而言，竹集成材相比木質(zhì)人造板具有一定的優(yōu)越性。竹集成材比一般實(shí)木材料力學(xué)強(qiáng)度更大，且干縮系數(shù)偏小，能夠更好地適應(yīng)曲線、曲面乃至異形的設(shè)計(jì)需要[13]。因此，相較于木材薄片而言，竹集成材薄片更適合用于制作燈具設(shè)計(jì)中的燈罩部分。

經(jīng)過(guò)刨切薄片、達(dá)到極小厚度的竹集成材，由于其輕薄柔韌、具有一定的透光性，能夠使得燈具內(nèi)燈源的光線透過(guò)，具有一種似透非透的朦朧美[14]。如圖7，光線穿過(guò)薄薄的竹片，將竹材本身的紋路肌理展現(xiàn)得更為清晰，燈光也由于竹材的散射變得更為柔和，透過(guò)竹材散發(fā)出細(xì)膩均勻的暖黃色光暈。且由于竹集成材本身是取自于天然竹材，因此得以將竹材縱向通直的肌理以及竹節(jié)紋理完好保留，通直的肌理給人以流暢、自然的視覺(jué)感受（圖8）。

圖7 薄竹刨切工藝下的竹集成材燈具

圖8 薄竹刨切工藝下的錯(cuò)落有致的竹節(jié)紋

由竹集成材加工而成的薄竹片具有透光性的特征，許多設(shè)計(jì)師也會(huì)借此特性在燈具造型領(lǐng)域進(jìn)行更具突破性、創(chuàng)造性的嘗試。如圖9，設(shè)計(jì)師利用竹材的柔韌性將其彎曲為圓形并進(jìn)行固定，又利用其具備的透光性進(jìn)行層層組疊，光線從內(nèi)部照射而出時(shí)，在竹材燈罩的反射作用下產(chǎn)生了均勻而柔和的光效，竹片內(nèi)在的紋理使得光線投射出來(lái)形成深淺不一的光影效果，燈具散發(fā)出的弧形光暈映照在墻壁上，使空間光環(huán)境呈現(xiàn)出豐富而統(tǒng)一的效果，形成了一種優(yōu)雅靜謐的氛圍，也為空間帶來(lái)了一種獨(dú)特的自然氣韻與朦朧美感。這個(gè)燈具設(shè)計(jì)可以說(shuō)不僅僅是簡(jiǎn)單的空間裝飾品，更稱得上是一件空間藝術(shù)品，這種設(shè)計(jì)就是巧妙利用了竹集成材薄片的透光性。而且竹集成材在刨切薄竹工藝加工后的纖維較長(zhǎng)，顏色也相對(duì)柔和統(tǒng)一，充分地展現(xiàn)出了細(xì)膩光滑的觸覺(jué)美感。竹集成材刨切技術(shù)后的薄竹片不僅可以直接用于燈具設(shè)計(jì)中制作燈罩，還可以作為燈具設(shè)計(jì)中一種很好的覆面裝飾材料進(jìn)行使用。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)燈具效果的要求合理選擇符合其使用功能需求的薄竹片，發(fā)揮竹集成材燈具獨(dú)特的材料技術(shù)美。

圖9 刨切薄竹工藝下的竹集成材燈具

3.3 激光雕刻技術(shù)表現(xiàn)鏤空美

竹集成材還可以通過(guò)激光雕刻的加工工藝進(jìn)行鏤空，以此提高竹集成材的裝飾性。對(duì)竹材進(jìn)行鏤刻處理是燈具的制作中的一種方法，但傳統(tǒng)的雕刻方式普遍采用機(jī)械式銑刀工具，往往需要在設(shè)計(jì)好所需的圖案后，將其印制或描畫到竹材上，再對(duì)竹材進(jìn)行接觸式雕刻[15]。這種傳統(tǒng)雕刻的圖案十分細(xì)膩精致，制作出來(lái)的物件也具有獨(dú)一無(wú)二的手工特征，但其操作難度大，稍有不慎，容易造成竹纖維的斷裂，且對(duì)于操作者的熟練度與審美水平都有著很高的要求。

相較于竹集成材的加工而言，數(shù)控激光雕刻無(wú)疑是一種非接觸式、高精度、易操作的現(xiàn)代加工方式，相較于傳統(tǒng)方式更為高效快捷，更能體現(xiàn)出一種技術(shù)美特征。激光雕刻工藝的工作原理是利用高能激光對(duì)竹材進(jìn)行照射，使得所需要的竹材局部溫度升高，以此加快竹材表層的氣化和顏色變化，從而在竹材上留下永久性標(biāo)記。激光雕刻的加工方式對(duì)于竹集成材也更為友好，其切割出來(lái)的竹材表面邊緣光滑無(wú)毛刺，不易對(duì)竹材本身造成破壞，在加工過(guò)程中對(duì)材料的損耗少[16]。并且激光雕刻能夠通過(guò)電腦設(shè)計(jì)花紋、圖樣，對(duì)竹集成材進(jìn)行更為復(fù)雜的雕刻，在實(shí)際生產(chǎn)中，激光雕刻對(duì)于操作者的要求相對(duì)而言更低，操作者只需要簡(jiǎn)單掌握機(jī)器使用即可進(jìn)行生產(chǎn)，又由于機(jī)器生產(chǎn)解放了雙手.一定程度上降低了人工成本，更適用于講求經(jīng)濟(jì)效益的工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。

激光雕刻技術(shù)的精細(xì)與準(zhǔn)確，能夠?yàn)橹窦刹牡呐炕窨烫峁l件，這項(xiàng)工藝同時(shí)還能為竹集成材帶來(lái)十分細(xì)膩豐富的觸覺(jué)美感與靈動(dòng)唯美的視覺(jué)感受。單純由竹集成材堆疊組構(gòu)而成的燈具，往往單調(diào)乏味、難以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，而傳統(tǒng)竹制燈具上的雕鏤則非常精致，在藝術(shù)表現(xiàn)風(fēng)格上，多以人物花草、亭臺(tái)樓閣為主題，這類竹雕燈具能很好地應(yīng)用于中式風(fēng)格的茶樓、飯店等休閑場(chǎng)所，但與現(xiàn)代人所追求的簡(jiǎn)約時(shí)尚風(fēng)格不相吻合。因此，在以竹集成材為基礎(chǔ)的燈具設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者需要考慮在滿足燈具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與連接強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，更好地利用竹集成材的特性，對(duì)其進(jìn)行更符合現(xiàn)代審美的外觀造型設(shè)計(jì)。

如圖10，設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)約的幾何圖形，通過(guò)相同或不同圖形的排列組合，使用激光雕刻的技術(shù)將其雕刻在竹集成材燈具上，在燈具的外表面形成虛實(shí)結(jié)合、深淺不一的視覺(jué)效果，營(yíng)造出簡(jiǎn)約時(shí)尚的視覺(jué)美感，同時(shí)也表現(xiàn)了一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)的材料技術(shù)美與形式技術(shù)美。

圖10 激光雕刻工藝下的竹集成材燈具

4 結(jié)語(yǔ)

隨著新工藝新技術(shù)的出現(xiàn)，竹集成材在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域也被拓展出了更多的可能性，竹集成材在燈具造型設(shè)計(jì)上的優(yōu)良特性，能使竹材作為一種更具優(yōu)勢(shì)的綠色材料。竹集成材在燈具設(shè)計(jì)中所展現(xiàn)的剛性美感、朦朧美感、鏤空美感等多種材料技術(shù)美的表現(xiàn)形式，啟示設(shè)計(jì)師在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中不僅需要了解相關(guān)材料的加工性能，且需要深入研究不同材料的原始美感和不同加工工藝能夠賦予材料的技術(shù)美感，如此才能保證在設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)功能、結(jié)構(gòu)、材料乃至使用者需求的動(dòng)態(tài)平衡，并提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)附加值。