方愉

陶瓷4D打印技術(shù)在環(huán)境陶藝制作中的應(yīng)用構(gòu)想＊

方愉

（景德鎮(zhèn)學(xué)院，江西 景德鎮(zhèn) 333000）

傳統(tǒng)4D打印的墨水是水凝膠等聚合物，使用范圍有限，無法滿足所有的4D打印需求。陶瓷前驅(qū)體材料使用范圍廣泛，但發(fā)生形變的難度較大，無法廣泛應(yīng)用于4D打印。呂堅研究組使用復(fù)合彈性體陶瓷材料實現(xiàn)了4D打印技術(shù)，突破了3D打印對結(jié)構(gòu)的限制。4D打印的結(jié)構(gòu)可以跟隨時間進行自動形變，傳統(tǒng)陶瓷結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樘沾烧奂埥Y(jié)構(gòu)。

陶瓷4D；打印技術(shù)；環(huán)境陶藝制作；時間維度

1 陶瓷4D打印技術(shù)

4D打印和3D打印的區(qū)別是，4D打印添加了時間維度，設(shè)計方案可以直接內(nèi)置于材料中。當(dāng)?shù)竭_設(shè)定時間時，材料可以按照計劃自動變形，并跟隨時間持續(xù)發(fā)生變化。4D打印對材料的要求較高，和3D打印材料完全不同。傳統(tǒng)4D打印墨水是水凝膠等聚合物，使用范圍有限，無法滿足所有的4D打印需求。陶瓷前驅(qū)體材料使用范圍廣泛，但產(chǎn)生形變的難度較大，無法廣泛應(yīng)用于4D打印。2018年，中國香港城市大學(xué)呂堅教授研究組首次實現(xiàn)了陶瓷4D打印。陶瓷4D打印技術(shù)順利實現(xiàn)，有利于中國進一步發(fā)展航空航天、電子產(chǎn)品、航空發(fā)動機等。呂堅研究組使用復(fù)合彈性體陶瓷材料實現(xiàn)了4D打印技術(shù)，突破了3D打印對結(jié)構(gòu)的限制。4D打印的結(jié)構(gòu)可以跟隨時間發(fā)生自動形變，傳統(tǒng)陶瓷結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樘沾烧奂埥Y(jié)構(gòu)。呂堅教授研究組使用墨水直寫技術(shù)，以二氧化鋯納米顆粒和聚二甲基硅氧烷的聚合物作為復(fù)合材料，構(gòu)建3D彈性體結(jié)構(gòu)。研究組使用的3D彈性體結(jié)構(gòu)柔軟度適中、彈性強、拉伸度高，可以自由折疊，形成各種陶瓷折紙結(jié)構(gòu)。

根據(jù)陶瓷折紙結(jié)構(gòu)的柔性特質(zhì)，研究組人員設(shè)計了一款自動拉伸裝置，為3D彈性體結(jié)構(gòu)提供預(yù)應(yīng)力，保證主結(jié)構(gòu)可以在彈性體結(jié)構(gòu)上正常打印。預(yù)應(yīng)力釋放前，主結(jié)構(gòu)保持原形，難以自動發(fā)生形變；預(yù)應(yīng)力釋放后，主結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，形成彈性體結(jié)構(gòu)，用于4D打印。彈性體結(jié)構(gòu)向4D陶瓷轉(zhuǎn)變的方式是熱處理。

呂堅教授認為，4D打印技術(shù)可以為個性化定制提供新的服務(wù)內(nèi)容。4D打印技術(shù)的優(yōu)勢是圖紙設(shè)計難度低，形狀衍生便捷，結(jié)構(gòu)連續(xù)性強。3D打印根據(jù)圖紙僅能打印一種結(jié)構(gòu)，4D打印根據(jù)圖紙可以打印不同的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)陶瓷粉末燒結(jié)的溫度需求是1 600 ℃，4D陶瓷熱處理的需求溫度 是1 000 ℃。4D打印技術(shù)的工藝成本相比傳統(tǒng)陶瓷工藝更加低廉。

2 環(huán)境陶藝制作

2.1 環(huán)境陶藝的特點

廣泛性、滲透性、強制性是環(huán)境陶藝的主要特點。

2.1.1 廣泛性

環(huán)境陶藝廣泛存在于人們的日常生活中，與市民的生活關(guān)系密切。城市雕塑、壁畫、室內(nèi)裝飾藝術(shù)等，都是環(huán)境陶藝的應(yīng)用領(lǐng)域。環(huán)境陶藝可以使用陶藝材料和陶瓷工藝，制作各類和城市公眾生活相關(guān)的內(nèi)容。

2.1.2 滲透性

陶瓷是一種親切、溫馨的工藝材料。陶瓷向人們傳達感情的方式是滲透，不是說教。陶瓷材料和陶瓷語言，是影響公眾的重要因素。公眾使用陶瓷材料，欣賞陶瓷語言，逐漸和陶瓷產(chǎn)生默契和情感共鳴。陶瓷藝術(shù)對城市的關(guān)懷包含了陶瓷對城市居民的關(guān)懷、對城市公共空間的關(guān)懷。陶瓷藝術(shù)存在于城市的各個角落。

2.1.3 強制性

環(huán)境陶藝是城市公共藝術(shù)的重要表現(xiàn)手段，是城市公共藝術(shù)的常見應(yīng)用材料。陶瓷成為城市獨立存在的空間藝術(shù)。部分市民對陶瓷沒有較大的興趣，但無法避免受到陶瓷對城市公共空間的影響。環(huán)境陶藝是一種強大的公共藝術(shù)，提醒城市公共藝術(shù)建設(shè)必須追求完美，追求精湛的技藝和完美的空間布局。城市公共藝術(shù)時常充滿遺憾。公共藝術(shù)是一種遺憾的藝術(shù)。

因此，設(shè)計師必須深入研究環(huán)境陶藝，考慮環(huán)境陶藝融入公共空間的方式，避免公共藝術(shù)出現(xiàn)遺憾和缺陷。

2.2 環(huán)境陶藝的設(shè)計原則

2.2.1 整體設(shè)計原則

環(huán)境陶藝設(shè)計復(fù)雜、實施難度大，是一種非個體化勞動的藝術(shù)項目。設(shè)計初期，設(shè)計師必須考慮作品的作用、風(fēng)格、形態(tài)、功能、特點。環(huán)境陶藝必須尺寸得體、內(nèi)容豐富、色彩鮮艷、構(gòu)圖巧妙、工藝精湛。設(shè)計后期，設(shè)計師必須考慮設(shè)計作品的安裝流程、具體規(guī)劃和藝術(shù)效果。

整體協(xié)作意識是環(huán)境陶藝家必須具備的能力之一。設(shè)計初期，環(huán)境陶藝家和規(guī)劃師、建筑師、景觀設(shè)計師達成合作關(guān)系，雙方互相交流思路和想法，獲得彼此的認同和支持。項目確定后，環(huán)境陶藝家和委托方簽訂委托合同數(shù)，設(shè)計組、制作組、生產(chǎn)廠家建立密切的協(xié)調(diào)合作關(guān)系，并持續(xù)進行信息交流。作品安裝時期，環(huán)境陶藝家必須溝通現(xiàn)場施工隊和施工工程師，避免施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)技術(shù)問題。

2.2.2 功能性原則

環(huán)境陶藝的美學(xué)和文化意義是獨一無二的。環(huán)境陶藝包含了陶瓷的藝術(shù)和環(huán)境的藝術(shù)。回憶、居住、聚會、休閑、娛樂場所，都是環(huán)境陶藝的應(yīng)用范圍。園林瓷燈可以用于照明，休息凳為游客提供了短暫休息的機會，入口標志為游客提供了精確導(dǎo)向。環(huán)境陶藝的功能必須和場所功能協(xié)調(diào)，包括主體、組合、造型等，都可以體現(xiàn)環(huán)境陶藝的類型和功能特征。

2.2.3 文化可持續(xù)性原則

公眾群體是環(huán)境陶藝的服務(wù)目標。藝術(shù)家必須刻意避免隨意表達個性。環(huán)境陶藝的題材、形式、建構(gòu)都和公眾的日常生活息息相關(guān)。環(huán)境陶藝作品必須符合大眾的審美，不能脫離群眾的文化共識。

地理空間環(huán)境、社會環(huán)境、歷史環(huán)境，是環(huán)境陶藝放置環(huán)境的三種類型。不同地區(qū)、國家、民族的環(huán)境不同，歷史不同，民族傳統(tǒng)不同，環(huán)境藝術(shù)審美也不同。民族文化決定了民族的環(huán)境藝術(shù)審美和民俗心理定勢。當(dāng)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計用于少數(shù)民族區(qū)域時，設(shè)計師必須考慮少數(shù)民族的民族特色和審美情趣，注重作品的文化感、歷史感，突出地域特色。

3 4D陶瓷打印技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境陶藝制作的意義

3.1 環(huán)境陶藝的發(fā)展意義

3.1.1 城市發(fā)展

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代人開始注意到人類生存環(huán)境的質(zhì)量問題。當(dāng)前社會下，人們已經(jīng)解決了溫飽問題，開始有高質(zhì)量的精神追求，對生存環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高。人們?yōu)榱俗陨韺瘛h(huán)境的需求，積極參加公共建設(shè)。人們參與公共事物建設(shè)的自主性提高，大大縮短了民眾與藝術(shù)的距離，人們對公共藝術(shù)介入的呼聲越來越強烈。

3.1.2 公共藝術(shù)

公共藝術(shù)有著復(fù)雜多樣的藝術(shù)形式，在人類的歷史長河中，扮演著多種不同類型的藝術(shù)角色。近代以來，藝術(shù)的含義、概念、思潮在社會實踐中發(fā)生了巨大改變。當(dāng)今社會提倡多元文化共融發(fā)展。公共藝術(shù)特有的美育功能、陶冶大眾情操、探索自身語言和觀念等社會功能，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會公眾對藝術(shù)文化的追求，社會化的藝術(shù)活動和公眾參與的藝術(shù)活動，逐漸開始成為公共藝術(shù)社會功能的注重方向。創(chuàng)建相同認知觀點的和諧社會是公共藝術(shù)發(fā)展的根本目的。發(fā)展公共藝術(shù)需要將社會整體文化和社會社區(qū)建設(shè)緊密結(jié)合，以文化建設(shè)交融的公共事業(yè)為重心，建立大眾共同審美觀、共同精神文化的生活方式。

3.1.3 民族文化

中國自古便有“瓷國”一稱。中國瓷器擁有多年歷史的文化積淀，最早可追溯到商朝晚期。自商朝晚期開始燒制原始瓷器起，中國的瓷器文化已有三千多年的歷史。中國的瓷器種類有很多，每種風(fēng)格都有各自獨特的魅力。例如：青花瓷的清新雅致、粉彩瓷的淡雅秀美、玲瓏瓷的工藝剔透等，都是中國歷史上優(yōu)秀的文化瑰寶。陶瓷藝術(shù)的延續(xù)可以更好地彰顯中國古代濃厚的文明氣息，弘揚中國濃厚民族特色文化。陶瓷藝術(shù)的發(fā)展是弘揚中華民族傳統(tǒng)文化的重要表現(xiàn)形式，需要每個中國人用熱情去傳承。

現(xiàn)代陶藝具有不同以往獨特的觀念因素和表達性，經(jīng)過現(xiàn)代藝術(shù)文化的熏陶，中國古代經(jīng)典陶瓷文化與現(xiàn)代公共藝術(shù)完美結(jié)合，陶瓷文化的發(fā)展和進步日新月異，在新時代文化的浪潮中繁榮發(fā)展。

3.1.4 城市印象

城市的街道景象、外觀外貌、環(huán)境衛(wèi)生、公共設(shè)施建設(shè)等方面都可以體現(xiàn)城市的整體面容，城市靈魂在于整座城市的公共藝術(shù)、文化標識、人文氣質(zhì)。城市通過整體面貌、靈魂可以散發(fā)出特有的魅力，吸引人們?nèi)チ私獬鞘袣v史；感受城市輝煌的藝術(shù)文化；陶冶大眾情操；優(yōu)化市民素質(zhì)品德；營造具有人性化的城市情感氛圍；彰顯城市的文化氣質(zhì)，弘揚中華民族的傳統(tǒng)文化。

3.2 自然意識與環(huán)境陶藝

人類社會已經(jīng)全面進入生態(tài)文明時代，人們的生態(tài)意識逐漸覺醒。生態(tài)學(xué)是一門以人類為中心的涉及生物領(lǐng)域和環(huán)境領(lǐng)域的綜合性學(xué)科。人與自然的關(guān)系是生態(tài)學(xué)的研究重點。人與自然和諧共生成為現(xiàn)代審美觀點的主要內(nèi)容。環(huán)境陶藝可以向人們展示生命的共存和關(guān)聯(lián)，挖掘生態(tài)美的真實價值。生態(tài)審美能為人們帶來審美啟發(fā)，增強人類對自然的親和力，引導(dǎo)人們自覺樹立自然保護意識，強化生態(tài)倫理觀。生態(tài)美是衡量人類生存環(huán)境的標尺，是人類生存環(huán)境價值的重要表現(xiàn)形式，代表了內(nèi)在自然和外在自然的和諧共生。生態(tài)美統(tǒng)一了生態(tài)規(guī)律和保護生態(tài)的目的。在美的陶冶下人的精神發(fā)展在能動與受動的統(tǒng)一中能激發(fā)出巨大的創(chuàng)造力，保證人類實現(xiàn)健康文明的生存價值，推動生態(tài)文明發(fā)展。

［1］余冬梅，張建斌.增材制造：從3D到4D［J］.金屬世界，2019（1）：26-30.

［2］香港城市大學(xué)呂堅教授組全球首創(chuàng)陶瓷4D打?。跩］.辦公自動化，2018，23（22）：16-17.

［3］香港城市大學(xué)：首次實現(xiàn)陶瓷4D打?。跩］.化工新型材料，2018，46（11）：284.

［4］周舟.中國首次實現(xiàn)陶瓷4D打?。跩］.科技傳播，2018，10（17）：9.

方愉（1985—），女，江西景德鎮(zhèn)人，碩士，講師，研究方向為設(shè)計藝術(shù)。

2018年江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目“4D打印技術(shù)在環(huán)境陶藝制作中的應(yīng)用構(gòu)想”（編號：JYJG-18-16）

TP391.73

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.23.012

2095－6835（2019）23－0033－02

〔編輯：張思楠〕