生物塑料在服飾中的運用研究

摘要：目的：文章探討生物塑料作為新型材料在服飾設計與制造領域的應用，分析其對促進時尚產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的積極意義，旨在降低傳統(tǒng)紡織業(yè)對環(huán)境造成的負面影響。方法：分析當前生物塑料種類以及生產(chǎn)與降解機制，結合其在服飾中的具體應用案例，討論生物塑料對推動時尚產(chǎn)業(yè)環(huán)?；脱h(huán)經(jīng)濟發(fā)展的潛力。結果：各類生物塑料服飾滿足了不同市場需求，也使服裝產(chǎn)品更加多樣化，這些服飾在生命周期結束后可自然降解，降低了對環(huán)境的負面影響。結論：生物塑料在服飾設計中的應用展現(xiàn)了時尚行業(yè)的綠色轉型趨勢。隨著技術的進步，加上政策的支持，生物塑料服飾有望成為未來時尚產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，引領服飾新風尚。

關鍵詞：生物塑料；服飾；可持續(xù)；可降解

中圖分類號：TS941 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2024）11-000-04

0 引言

當今社會，生態(tài)危機日益嚴峻，消費者的環(huán)保意識逐漸覺醒，時尚產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的轉型壓力，可持續(xù)的生產(chǎn)與消費模式成為迫切需求。生物塑料作為新興材料技術的代表，逐漸滲透至服飾領域，引領一場從原材料到成品的綠色革命。

隨著工業(yè)技術的發(fā)展，綠色設計理念和再生環(huán)保材料在設計領域受到更多的關注。生物塑料作為一種新生材料，發(fā)展?jié)摿薮?，逐漸被廣泛運用到工業(yè)行業(yè)，特別是包裝行業(yè)和一次性制品行業(yè)。與傳統(tǒng)以石油為原材料的塑料不同，生物材料全部或部分由有機天然物質制成，在制作和降解過程中的安全性遠高于普通塑料。傳統(tǒng)服裝行業(yè)，每年都會不當淘汰甚至焚燒大量紡織品，造成嚴重的環(huán)境污染和社會影響。社會生產(chǎn)對紡織品的需求較大，要求也逐漸提高，如今開始追求可持續(xù)、可再生、耗能少的紡織品［1］。因此，在工業(yè)領域得到廣泛應用的生物塑料開始被一些設計師關注并運用到服裝設計中。

1 生物塑料的概念

生物塑料（Bioplastic），又稱生物基塑料，是一種來源于可再生的生物質的塑料材料，與傳統(tǒng)的石油基塑料形成對比。這類材料通常由天然物質如淀粉（從玉米、土豆、小麥等植物中提取）、植物纖維、蔬菜油或是通過微生物發(fā)酵過程產(chǎn)生的聚合物構成。生物塑料的核心概念體現(xiàn)在以下兩個方面。

1.1 生物基（Bio-based）

生物基指的是塑料來源于生物材料，即其碳源來源于自然界的可再生資源，而不是化石燃料。因此，生物塑料具有可再生性，減少了對有限的石油資源的依賴。

1.2 生物可降解性（Biodegradability）

某些生物塑料能在特定條件下被微生物分解成水、二氧化碳及生物質，從而減少環(huán)境污染。但需要注意的是，并非所有生物塑料都可以降解，也有生物基但不易降解的塑料，以及一些雖非生物基但可生物降解的塑料，如PBAT（一種熱塑性生物降解塑料）。

生物塑料的應用旨在解決環(huán)境問題，尤其是塑料廢棄物處理難題。其在包裝、紡織品、汽車、電子、醫(yī)療等多個行業(yè)領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力，能夠根據(jù)具體需求設計出具有不同物理和化學性質的產(chǎn)品。然而，生物塑料的商業(yè)化推廣還需要克服成本、性能以及生物降解條件明確化等方面的挑戰(zhàn)。隨著技術的進步，生物塑料行業(yè)正經(jīng)歷快速的發(fā)展和變革。在服裝設計領域應用可生物降解的環(huán)保材料有很多好處，不僅有助于減少對環(huán)境的影響，而且可以設計出獨特的產(chǎn)品。

2 生物塑料制作方式

目前，生物塑料的制作方式多種多樣，并且在持續(xù)開發(fā)中，不同生物材料的提取方法也各有不同。以下是一些常見的生物塑料制作方法。

2.1 直接提取法

從玉米淀粉、甘蔗、木薯等生物資源中直接提取原料，通過化學或生物轉化過程制備成聚合物。通常是通過淀粉基，如PLA（聚乳酸）就是通過玉米淀粉發(fā)酵得到乳酸，再經(jīng)過聚合反應生成。

2.2 微生物發(fā)酵法

利用微生物（如細菌、酵母菌等）進行發(fā)酵，將生物質原料轉化為單體，隨后聚合形成生物塑料。例如，PHA（聚脛基脂肪酸酯）就是通過微生物發(fā)酵糖類或油脂得到的。

2.3 化學合成法

使用生物基單體通過化學合成路徑生成生物塑料。例如，以生物質為原料，通過催化過程高效制得對二苯甲，進而生產(chǎn)PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）塑料。

2.4 改性淀粉法

將天然淀粉與增塑劑、穩(wěn)定劑等添加劑混合，通過物理或化學方法改性，提高其熱塑性和機械性能，形成淀粉基生物塑料。

2.5 自然凝膠法

使用明膠或瓊脂等天然凝膠物質，配合甘油等增塑劑，通過簡單的加熱溶解、混合、冷卻成型過程制作簡易的生物塑料。這種方法也常用于設計院校內的生物塑料制作。

制作生物塑料的各種方法都有特定的使用場景和優(yōu)缺點，如成本、效率、材料性能、環(huán)境影響等。選擇何種制作方式取決于最終產(chǎn)品的應用需求和可持續(xù)發(fā)展目標。隨著科技的進步，生物塑料的生產(chǎn)工藝還在不斷優(yōu)化和創(chuàng)新。

3 生物塑料的面料特性

生物塑料作為面料使用時，展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢，這些特性使生物面料在時尚和環(huán)保領域受到越來越多的關注。

3.1 可溶性

生物塑料的耐溫性較差，在較高的溫度下會軟化甚至融解。在實際操作過程中，生物面料接觸到高溫物體時會逐漸軟化甚至融化成半液體狀態(tài)，當撤去加熱源時，生物塑料冷卻后又凝固成固體。同時，部分生物塑料遇水會逐漸軟化，表面觸感呈滑膩狀。

3.2 結構緊密性

生物塑料的結構十分緊密。正常的服裝面料多為梭織或針織面料，有一定的透氣性和伸展性。生物塑料在裁剪時不會脫絲，可直接縫紉，但容錯率較低，難以反復拆線，這也從側面反映了生物塑料的不透氣性。

3.3 創(chuàng)新的制造工藝

將含有食品增稠劑、甘油、水等成分的液體倒入模具中，烘烤或自然干燥后可得生物塑料。這種液態(tài)面改技術使生物塑料能夠附著在任何面料上形成獨立的形狀，增強了設計的靈活性和多樣性。

盡管生物面料展現(xiàn)出諸多積極特性，但也面臨成本較高、生物降解條件限制以及市場接受度不高等方面的挑戰(zhàn)。隨著技術的進步和規(guī)模化生產(chǎn)，這些挑戰(zhàn)有望逐步得到解決。

4 生物塑料在服飾中的運用

生物塑料在服裝領域的運用逐漸成為可持續(xù)時尚領域的重大革新。它不僅體現(xiàn)了對保護環(huán)境的承諾，也為服裝設計和生產(chǎn)帶來了新的可能。生物塑料的運用主要分為基礎材料直接運用、結合工藝改良運用以及服裝余料結合運用幾種方式。

4.1 培養(yǎng)生物材料

紅茶菌作為一種生物薄膜，主要由酵母菌、乳酸菌和醋酸菌三種微生物共生形成。這種共生體因獨特的生物性質，引起了生物材料領域的廣泛關注。在生物面料或生物材料語境下，紅茶菌的生物膜可以被用來創(chuàng)造可持續(xù)和環(huán)保材料。讓紅茶菌在含有茶水、糖等營養(yǎng)液的溶液中生長，形成一層結構致密的菌膜，隨著菌膜的增厚，它可以被收割并加工成不同形式，如紡織品、皮革替代品或其他生物的復合材料。制備紅茶菌生物材料通常需要經(jīng)過培養(yǎng)、成型、干燥和后期處理等步驟。例如，通過控制培養(yǎng)條件，調整菌膜的厚度、強度和顏色，以適應不同產(chǎn)品的需要。此外，研究人員也在探索如何將其與其他天然或合成材料結合，用以提升紅茶菌生物材料的性能，從而擴大其應用范圍［2］。

來自中央圣馬丁學院的蘇珊·李（Suzanne Lee）于2003年推出紅茶菌服裝（見圖1）。通過紅茶菌養(yǎng)殖的方式使纖維素的線發(fā)酵，任其自然生長成一張布料，曬干布料后將其剪開，縫制成服裝、鞋帽。紅茶菌材料在服裝領域的應用一經(jīng)問世，就引起設計界與科學界的廣泛關注。區(qū)別于普通針織、梭織面料，紅茶菌材料在視覺感受上傳達了獨特的生物材料美感；在色感上，紅茶菌材料呈現(xiàn)為深淺不一的茶棕色，是純天然的色彩表現(xiàn)［3］。

4.2 結合工藝改良材料

4.2.1 可降解服裝

Natural Material Studio（自然材料工作室）是一家總部位于哥本哈根的設計、研究和咨詢公司，由材料和交互設計師Bonnie Hvillum（邦妮·赫維勒姆）于2018年創(chuàng)立。工作室從可再生和循環(huán)的角度出發(fā)，以科學、生物學、化學、設計和藝術為基石，創(chuàng)造了一種基于系統(tǒng)方法論的新設計類型。作為一個多學科工作室，他們用生物材料進行藝術設計和空間裝置創(chuàng)作。工作室客戶包括阿迪達斯（Adidas）、諾瑪（Noma）、卡爾文·克萊因（Calvin Klein）以及設計博物館（Design Mus）等。他們傾向于跨學科和系統(tǒng)的工作，將以研究為導向的過程轉化為作品和展覽、探索與材料、文化規(guī)范、自然和潛能相關的現(xiàn)象設計和主題性思辨，開發(fā)了一系列由藻類、黏土和泡沫制成的可生物降解材料。

陶瓦（Terracotta）是一種黏土色素生物纖維，團隊將利用多次的磚塊制成紡織品，使用從膠原蛋白中提取的蛋白質黏合劑和天然軟化劑形成。這些紡織品具有微紅的色調和柔軟的手感（見圖2）。

B-Foam織物是自然材料工作室自2019年以來一直在研究的一種由木炭制成的泡沫材料（見圖3）。這種紡織品經(jīng)久耐用，完全可以生物降解?；钚蕴坑捎谄淇仗挤肿佣軌蛭紺O2顆粒，材料手感柔軟，但結實柔韌。木炭復合材料正處于開發(fā)的早期階段，還有進一步優(yōu)化規(guī)格性能的空間。材料具有純素皮革的視覺紋理，表面有凹坑和氣穴。它具有輕量化、透氣性、彈性等特點，符合可持續(xù)發(fā)展理念。

Alger是由海藻提取物和柔軟劑制成的海藻面料，用螺旋藻染色（見圖4）。這種面料不僅由天然材料制成，還具有有機的外觀——海藻紡織品含有活藻類，用于色素沉著和著色。這種面料的一個顯著特點是生物可降解性。Alger面料能夠在3個月內自然分解，這體現(xiàn)了極強的環(huán)境友好性。

在制作過程中，設計師采用手工澆筑的方法，將面料液體制備后倒在木質框架上定型，隨后將其懸掛晾干，待成型后從框架上取下作進一步處理。這樣的生產(chǎn)工藝不僅減少了能源消耗，還賦予了面料獨特性和手工質感。

Alger面料不僅因可降解性而受到關注，還促進了對海洋資源的可持續(xù)利用，降低了對傳統(tǒng)紡織原料的依賴，減少了化學染料對環(huán)境的污染。

4.2.2 生物彩虹亮片

Elissa Brunato專注于材料研究，找到了一種使用木質纖維素的結晶制作彩色且閃閃發(fā)光的亮片的方法，這些木材可堆肥且采用無浪費工藝制成。生物亮片的顏色源自光的折射現(xiàn)象，從而產(chǎn)生人眼所看到的強烈且閃爍的顏色（見圖5）。

目前，在時尚和紡織行業(yè)應用廣泛的亮片是塑料亮片，以石油基為原材料，對環(huán)境有一定的影響。設計師研發(fā)的新型生物亮片作為環(huán)保的替代品，可以很好地解決環(huán)境污染問題。普通塑料中含有很多化學物質，包括致癌物和激素干擾物，過度接觸會導致健康問題。并且塑料亮片不可以生物降解，其最終的歸宿是焚燒或降解成為塑料，甚至泄漏到水源中被魚類吃掉，因此這些塑料碎片最終會對環(huán)境造成負擔，甚至進入人類的食物鏈中。但生物彩虹亮片需要在不同形狀的模具中成型，因此不會產(chǎn)生邊角料，不會造成浪費。與傳統(tǒng)的塑料亮片生產(chǎn)相比，制造生物彩虹亮片所需的能耗較低，不會產(chǎn)生有害化學物質。

4.3 結合服裝余料

生物塑料與服裝余料的結合是近年來可持續(xù)時尚領域的一個創(chuàng)新方向，旨在通過循環(huán)經(jīng)濟原則減少浪費，并研發(fā)環(huán)保的服裝材料。這種結合方式展現(xiàn)了對環(huán)境負責的理念。目前，較為有效的方式主要有強化服裝余料、生物塑料黏合劑、生物塑料填充物或涂層、生物塑料3D打印服裝部件等［4］。

德國設計師卡羅琳·拉夫（Carolyn Raff）以藻類的明膠代替瓊脂，創(chuàng)造出了一種新型生物塑料，并通過藻類的天然色素對其染色，運用在服裝局部（見圖6）。

5 結語

生物塑料在服裝中的運用具有深遠的意義，不僅對環(huán)境友好，也推動了時尚產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展。盡管前景廣闊，但生物塑料也面臨成本、耐用性、規(guī)模化生產(chǎn)等挑戰(zhàn)，而且當前消費者認知和接納度并不高。但從環(huán)保角度而言，使用生物塑料可以減少塑料垃圾堆積和海洋污染，減少對化石燃料的依賴，有助于降低溫室氣體排放。在推動循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展、減少資源浪費的同時，可以為設計師提供全新的材料選擇，促進面料創(chuàng)新。服裝品牌采用生物塑料材料，可以樹立環(huán)保形象，不僅能夠滿足消費者日益增長的對可持續(xù)產(chǎn)品的需求，也能夠幫助品牌建立差異化競爭優(yōu)勢。

總之，生物塑料在服裝設計領域的運用是時尚行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的重要步驟。它不僅關乎環(huán)境保護，也是對傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的一次深刻反思，對未來服裝產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻：

［1］ 利百加·佩爾斯-弗里德曼.智能紡織品與服裝面料創(chuàng)新設計［M］.趙陽，郭平建，譯.北京：中國紡織出版社，2018：9.

［2］ 威廉·邁爾斯.生物設計：自然 科學 創(chuàng)造力［M］.景斯陽，譯.武漢：華中科技大學出版社，2022：111-113.

［3］ 郭力瑄.時尚泛生物化：論生物材料紅茶菌在服裝設計中的創(chuàng)新應用［D］.北京：北京服裝學院，2022.

［4］ 王晗.生物塑料融合服裝余料在服裝設計中的應用［D］.上海：東華大學，2022.

課題項目：本論文為2024年度重慶市教育委員會科學技術研究項目“跨學科設計思維介入材料實踐——新型材料研究與運用”成果，項目編號：KJQN202301011；2024年度重慶市研究生教學案例庫研究項目“時尚設計研究生材料與工藝教學案例庫建設”成果，項目編號：105622305

作者簡介：張緲 （1984—），女，講師，研究方向：新型材料與傳統(tǒng)服裝文化的有機結合。