浅析生物仿生学在产品设计中的应用与研究论文

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

　　摘要：在自然界中生物的进化无不遵循着优胜劣汰、物尽天择的自然法则，经过数百万年的演化，存留至今的生物都已进化出了一套完善的环境适应系统，人类的科学技术虽然一直在突飞猛进，但在很多方面依然逊色于自然生物，因此许多科学技术的发展还需要借鉴自然生物的生物结构及其原理。由此可见生物仿生学在其相关的应用领域有着非常重要的作用，如今生活中许多应用生物仿生的产品已经悄然进入我们的生活，本文既是希望通过对生物仿生学的深入探究来探讨其在产品设计领域的应用及其作用。

　　关键词：生物仿生学；产品设计；仿生设计

　　一、生物仿生学概述

　　生物仿生学既是模仿生物的形态或功能结构以实现发明创造的一门科学，主要的目的是提炼自然生物百万年来进化出的适应机制将其通过现代工业技术移植到所需的领域及产品中以达到预期的实用效果，通过这种方法能够更好也更高效的实现技术革新。

　　事实上早在远古时期的人类就已经发现了仿生的种种益处，早期的人类就已开始借鉴自然界中生物的形态用于工具的制造，例如古时候人类通过模仿鱼的形态来造船，也许当时的人们并不明晰这背后的原理，但通过生活中的实践发现这是行之有效的。到了现代随着科学技术的发展，人们已经掌握了更多的科学方法来研究自然界中的各种生物，从而更好地掌握了生物结构的内在原理，这便为各个领域的技术发展提供了有效的参照。

　　二、生物仿生学在产品设计中的应用

　　仿生是产品设计研发中极为常见的方法和手段，自然界总是给我们带来惊喜和期待，通过研究自然、感受自然能够有效地激发出我们无限的创想和灵感，再通过科学手段加以证明和验伪，最终我们能够得到科学有效的新型技术用于实现产品的各项功能。而如今对于生物仿生学的研究已涉及到生物表现的各个层面，从最为直观的外在形态、色彩、肌理到生物精妙的内部结构我们都能以科学的方法加以研究提炼，从中我们汲取了大自然的智慧为我们的生活创造出了高效便利的产品。

　　（一）生物形态层面的仿生设计

　　通过进化论的观点我们可以了解到对于美的感受很大程度上受到了我们的内在基因的影响，由于我们的审美这是在自然界中繁衍生息数百万年逐渐形成的，这促使我们会对自然界的许多事物都达成了美学上的认可。正因如此，自然界中总有着无限的美意等待着我们去发现，人类文明发展至今已经创造出了无计其数的人造物，经过不断地探索和尝试我们力求找到匹配自然之美的设计法则，最为直接的方式就是参考自然物的外在形态，即基于自然生物形态层面的仿生设计，这种方法是以自然界中生物或植物的形态作为造型基础，再根据产品的功能需要，使产品在功能和造型上能够得到相应的统一。

　　而对于形态的提炼上根据设计师的设计意图既可以是抽象的又或是具象的，这使得造型仿生呈现出两种截然不同的视觉体验，而对于设计过程中抽象到具象之间的度的拿捏就要看设计者的个人风格及观念了。世界上许多知名设计师通过这样一种形式的设计创作出了许多经典的设计作品（图1）。

　　（二）生物色彩层面的仿生设计

　　再从生物色彩的层面来看，我们视觉器官对于色彩有着极高的敏感度，我们对于环境的认知很大一部分是依靠视觉系统，因此我们往往赋予了色彩很多情感因素。色彩仿生既是提取自然界中的色彩并将其运用在产品设计中使产品达到一定的视觉体验，甚至会产生相应的联想，让产品产生更深语义象征和功能属性。这种手法在服装中较为常见，如迷彩、豹纹、斑点等都是常被运用的自然界的生物色彩，这些色彩不仅具有时尚气息还包含着丰富的情感体验。

　　（三）生物肌理层面的仿生设计

　　生物肌理仿生与生物色彩仿生有类似之处，很多时候它是建立在色彩仿生的基础上对其表面质感进一步地深化处理的结果，它不单纯考虑视觉上的仿生体验，而是将自然动植物的表面肌理质感也考虑了进来，这样不仅在视觉上有所映射，还在触觉上也能得到更为真实的触感，这中效果让人耳目一新，从侧面也反应出现代加工技术的卓越成效。

　　（四）生物结构层面的仿生设计