淺析復(fù)合材料在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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1碳纖維復(fù)合材料在家具設(shè)計(jì)中的表達(dá)經(jīng)典案例

1.1Light-Light椅

Light-Light椅（Light-LightChair）是來(lái)自意大利知名設(shè)計(jì)師阿爾伯特•米達(dá)（AlbertoMeda）的構(gòu)想，1984年問(wèn)世，由意大利家具制造商Alias公司生產(chǎn)，并隨后被紐約當(dāng)代藝術(shù)館收藏。最初，設(shè)計(jì)者并未想過(guò)要設(shè)計(jì)一把椅子。米達(dá)的初衷是想將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在室內(nèi)設(shè)計(jì)上，然而卻發(fā)現(xiàn)椅子恰好是最容易測(cè)試材料強(qiáng)度的產(chǎn)品。在Light-Light椅的設(shè)計(jì)中，米達(dá)選擇一種人造纖維蜂窩板（Nomex）作為芯板，將碳纖維布包覆在芯板外部，并利用環(huán)氧樹(shù)脂和模具固定椅子的造型，最終產(chǎn)品的重量?jī)H為1kg，比著名的吉奧•龐蒂(GioPonti)所設(shè)計(jì)的由木材和藤條制成的超輕椅還輕0.7kg[5]。

1.2Knotted椅

Knotted椅（KnottedChair）的設(shè)計(jì)者是如今炙手可熱的荷蘭設(shè)計(jì)師馬賽爾•萬(wàn)德斯（MarcelWanders），椅子被授權(quán)給意大利家具制造商Cappellini公司從1996年生產(chǎn)至今，被美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)以及荷蘭等眾多博物館收藏。1995年萬(wàn)德斯受到荷蘭品牌DroogDesign與代爾夫特理工大學(xué)（DelftUniversityofTechnology）航空系共同發(fā)起的名為“純粹設(shè)計(jì)”的邀請(qǐng)——探索新型復(fù)合材料的設(shè)計(jì)可能性。萬(wàn)德斯從傳統(tǒng)編結(jié)工藝中汲取靈感，先是把外裹人造纖維（Aramid）的碳芯像粗繩一樣打結(jié)，編織成柔軟松沓的網(wǎng)；然后對(duì)其進(jìn)行環(huán)氧樹(shù)脂浸漬處理，再將其扯出八角懸掛在框架上構(gòu)建出椅子形態(tài)；最終在80℃下烘干固化，制作出了這把單件重量?jī)H為5kg的座椅。

2碳纖維復(fù)合材料在家具設(shè)計(jì)中的表達(dá)優(yōu)勢(shì)

2.1傳統(tǒng)材料難以達(dá)到的超輕質(zhì)量

與傳統(tǒng)材料相比，碳纖維復(fù)合材料最大的特點(diǎn)就是質(zhì)量輕，它的密度僅為鋼材的1/5，鈦合金的1/3，甚至比鋁合金和玻璃鋼還要輕。使用碳纖維復(fù)合材料制造的家具，一方面具有超輕的質(zhì)量，易于組合、搬動(dòng)和運(yùn)輸，另一方面，在視覺(jué)上也表現(xiàn)出自然輕盈的美感。在日本設(shè)計(jì)師鈴木清巳（KiyomiSuzuki）設(shè)計(jì)的靠背椅（ChercheMidi）中，我們可以看到她對(duì)碳纖維復(fù)合材料“質(zhì)輕”這一特性的完美演繹。這把椅子的重量?jī)H為960g，設(shè)計(jì)的靈感是源于微風(fēng)中搖曳著的海芋花的暗影，產(chǎn)品最終既在感觀上突顯了輕巧的體態(tài)，同時(shí)又可以使女性使用者保持優(yōu)雅的姿態(tài)；同樣，來(lái)自荷蘭的年輕設(shè)計(jì)師布拉姆•格南（BramGeenen）設(shè)計(jì)的高迪椅（GaudiChair）也僅有1kg的高迪椅。然而這兩件坐具都未因?yàn)槌p的質(zhì)量而失去基本的使用功能，反而是更加極致單純的將材料本身的魅力散發(fā)出來(lái)，這也許就是碳纖維復(fù)合材料不同于傳統(tǒng)材料的魅力。

2.2超薄構(gòu)件的完美呈現(xiàn)

碳纖維復(fù)合材料具有剛而強(qiáng)的特性，可以將家具的構(gòu)件制作的足夠薄。它的比強(qiáng)度（強(qiáng)度/密度）是高強(qiáng)度鋼、超硬鋁、鈦合金的4倍左右，玻璃鋼的兩倍左右；比模量（模量/密度）是它們的3倍以上。如此形式的家具構(gòu)件不僅節(jié)約用材，還減少了家具的占用空間。家具設(shè)計(jì)師特雷斯•伍德格特（TerenceWoodgate）與一級(jí)方程式跑車的設(shè)計(jì)師約翰•巴納德（JohnBarnard）共同合作，制作了具有超薄構(gòu)件的桌子（SurfaceTable）（圖9）。正如我們所看到的，采用碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂制造的桌面板僅有2mm厚，從側(cè)面水平視角我們幾乎看不到桌子的框架，但它卻足以承托長(zhǎng)達(dá)3m的桌面；類似的，在另一件來(lái)自澳大利亞的餐桌（StealthTable）設(shè)計(jì)中，桌面邊緣的厚度也僅為6mm。從這兩張桌子中，我們可以感受到超薄構(gòu)件流暢而精致的線條所帶來(lái)的獨(dú)特的品質(zhì)感與科技感。

2.3超大尺度懸臂的輕松實(shí)現(xiàn)

碳纖維復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度都遠(yuǎn)高于普通家具材料。利用這一特性，家具的部件在一定空間內(nèi)可以大尺度的延伸而不彎折。在2009年的TokyoFiber群展上，日本現(xiàn)代建筑師青木淳（JunAoki）展示了他設(shè)計(jì)的超大尺度懸臂聚光燈（ThinBeamLamp），燈體采用日本東麗產(chǎn)碳纖維（Torayca）制作，其中懸臂的燈板全長(zhǎng)達(dá)6米；與之類似的還有意大利OlympusFRP公司推出的書(shū)架（Aliante），同樣是由碳纖維復(fù)合材料制成，書(shū)架每一層的擱板以垂直中心為軸向兩側(cè)展開(kāi)，長(zhǎng)達(dá)2.7m。這樣的兩件家具，均通過(guò)恰到好處的材料特性表達(dá)——超大尺度懸臂，為用戶提供更大范圍的使用空間。

2.4靈動(dòng)多變的曲線造型

碳纖維布是碳纖維復(fù)合材料家具制作的原材料之一，它具有布匹的柔軟特質(zhì)和極強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性，在三維空間里可以任意的扭曲，所以設(shè)計(jì)者可根據(jù)自己的想法，用線或面等單純的元素賦予碳纖維布輕巧靈動(dòng)的造型，再使之與樹(shù)脂膠合固化，達(dá)到預(yù)想的創(chuàng)意。獨(dú)立設(shè)計(jì)品牌AdeleCassina推出了一款獨(dú)具特色的座椅（DipintaDiBlu），椅子中靠背有著非對(duì)稱的線條輪廓，椅腿則做無(wú)規(guī)律螺旋扭曲，造型中曼妙的曲線將哥特式藝術(shù)品的設(shè)計(jì)風(fēng)格凸顯的淋漓盡致[8]；而在洛杉磯Synperia工作室推出的首款座椅（ErgonNomosChair）中，我們同樣可以看到碳纖維復(fù)合材料所展現(xiàn)的婀娜多姿的曲線，這款椅子的背部造型貼合自然的人體脊背曲線，呈現(xiàn)出輕薄流暢的體態(tài)。在上面的作品中，靈動(dòng)的造型為產(chǎn)品帶來(lái)朝氣和生命力，材料也因此表達(dá)到極致，也許這就是這么多新興設(shè)計(jì)師和崇尚時(shí)尚的藝術(shù)家對(duì)碳纖維復(fù)合材料著迷的原因之一吧。

2.5柔韌可編織的單元結(jié)構(gòu)

碳纖維復(fù)合材料也能以繩束的形式表現(xiàn)在家具結(jié)構(gòu)中，其中這種類型的復(fù)合材料大多是窄的碳纖維布或是碳纖維束通過(guò)與樹(shù)脂膠合固化而制成的。因?yàn)槔K束特殊的柔韌性和可編織性，使得制作的家具既現(xiàn)代又不失工藝感。有感于碳纖維布在建筑結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用，日本設(shè)計(jì)師佐藤大（OkiSato）在白色泡沫板上穿插一段一段的碳纖維布，使其原本無(wú)形無(wú)強(qiáng)度的框架顯現(xiàn)出來(lái)，成了可以支撐的坐具（VisibleStructures）；而來(lái)自西班牙的設(shè)計(jì)師哈維爾•莫雷諾•貝奈托（JavierMorenoBeneyto）則從自然界的蠶繭汲取靈感，用碳纖維束纏繞在金屬框架上，仿生設(shè)計(jì)出清新自然的座椅（SilkChair）。從上述作品中我們可以看出，這一材料特性給予了設(shè)計(jì)者更多的創(chuàng)意空間和樂(lè)趣，同時(shí)也豐富了碳纖維復(fù)合材料家具的造型，材料的柔韌可編制的特性總是以不同的巧妙方式表現(xiàn)出來(lái)。

2.6豐富艷麗的色彩表現(xiàn)

通過(guò)與樹(shù)脂復(fù)合，碳纖維材料擺脫了傳統(tǒng)的黑色，可以擁有各種靚麗的色彩。在工業(yè)生產(chǎn)中，碳纖維材料本身為黑色，但可以與其他彩色纖維材料混紡，制造出多色的碳纖維布及其復(fù)合材料；此外，黑色的碳纖維布與彩色樹(shù)脂膠合，也可以制備出各種顏色的碳纖維復(fù)合材料。將以上兩種制備方式應(yīng)用在碳纖維家具制作上，可獲得各種不同顏色的碳纖維家具。瑞典家具品牌Lisar為GulfOilLtd公司設(shè)計(jì)了一款碳纖維座椅（GulfCH.AIR），座椅的靠背和座面以清新的天藍(lán)色和靚麗的橙色搭配，鮮亮而富有活力，很容易讓人聯(lián)想到賽車運(yùn)動(dòng)。碳纖維復(fù)合材料可以通過(guò)靈活的工藝獲得豐富的色彩表達(dá)，這也為材料本身在家具上更廣泛的應(yīng)用提供了可能性（圖18）。

2.7與木材結(jié)合可改善表面裝飾性能

碳纖維增強(qiáng)木材在建筑上應(yīng)用已久，隨后設(shè)計(jì)師們發(fā)現(xiàn)在家具的結(jié)構(gòu)中也可以用類似的形式表現(xiàn)。確切的說(shuō)，木材天然的紋理用以裝飾家具的表面，碳纖維優(yōu)良的力學(xué)性能用以結(jié)構(gòu)支撐。設(shè)計(jì)師保羅•勒巴赫（PaulLoebach）所制作的沃森桌（WatsonTable）就是最好的例證。從這件家具中，我們可以看到，它既表現(xiàn)了木材自然的紋理和觸感，又同時(shí)擁有輕巧而堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，而桌子腿部的彎曲造型是木材單板與碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂膠通過(guò)特殊的模具復(fù)合制成的[10]，最終成為我們眼前的這件家具。

3結(jié)論

如果說(shuō)人造板材料在家具中的廣泛應(yīng)用是家具工業(yè)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，那么如今碳纖維復(fù)合材料在家具上的興起可以算是又一個(gè)飛躍。從碳纖維復(fù)合材料家具的經(jīng)典設(shè)計(jì)和最新潮流設(shè)計(jì)可以看出，碳纖維復(fù)合材料在家具設(shè)計(jì)中的表達(dá)存在諸多的優(yōu)勢(shì)，約翰•羅斯金曾指出，“忠實(shí)于材料本身（TruthtoMaterials）”是設(shè)計(jì)要遵守的重要信條之一，碳纖維復(fù)合材料家具的設(shè)計(jì)也是如此，只有深刻的了解材料本身的特性及優(yōu)勢(shì)，才能設(shè)計(jì)出更好的家具。

作者：李超 耿曉杰 單位：北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院