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摘要：本文首先論述了自然形態對于人類造物的重要作用，之后分析自然形態結構與產品結構的關聯，最后通過設計案例說明產品設計中自然形態結構的應用方式。自然形態的應用可以拓展設計人員的設計思路，發現新形態，創造出豐富多彩的新產品。
關鍵詞：自然形態結構；產品設計；仿生
產品設計發展至今，已經有眾多的方法，對于造型設計來說，它有自己的基本法則。造型包括形狀、材料、表面、色彩，我們在造型設計時要利用它們的變化，重新組合，創造出更加時尚、新奇的外觀。一般的造型基本法則有：人機工程學應用法則、形式美法則、經濟性法則等，注重產品設計的人機協調，審美需求及性價比合理。除此之外，設計師要想在造型上有所突破，可以借鑒自然形態，并將自然形態結構應用于產品的結構設計中。張巍嵬在《自然形態在產品設計中的應用》中提出自然形態在產品設計中的應用，也就是仿生設計，并提出借鑒自然界的某些特定的結構來解決設計問題的思路，結合現代科學技術能夠極大的推動工業設計的發展。分形幾何被譽為大自然的幾何學，李森然在《基于分形理論的家具形態創構研究中》通過對分形的構造思想與構造方法的深度挖掘，Grasshopper模型搭建，形成了一套基于分形理論的家居形態設計方法，將數字化思維應用在自然形態的產品構建中?？琢顝V在《基于符號學理論的產品仿生設計初探》從不同的表達層面分別淺析產品仿生設計和符號的表達方式，探討之間的聯系，將自然元素作為一種符號運用在產品設計中使產品能夠具有生動的生命特征。大自然不僅為人們的生產生活提供最基本的需求，也為人們提供了無窮盡的自然形態。因此，可以說自然界提供的生命形態可以作為設計師無窮盡的資料庫，通過模仿各種各樣的生物形態，既擴大了設計師的思維方式又豐富了現代產品設計的造型語言。自然形態仿生設計正逐漸成為產品造型設計中最具活力的創新方法。
1自然形態結構的歷史作用
人類從誕生之始，便與大自然保持著千絲萬縷的聯系，并不斷地從大自然中獲取自身生存和發展所需要的物質與能量。人類能夠制造生產工具，這也是人類所具有的區別于其它生物的最大特點，而人類從最初制造最簡單的石器工具開始，就已經學會如何從自然界獲取靈感。從中國古代的很多設計中都可以看到大自然的影子：扇子是一個典型的例子，它的結構與飛行動物的翅膀結構尤為相似，當不使用時，可以折起；雨傘的結構與荷葉的結構類似，最初的雨傘并不能隨意地收起、開合，經過一代代需求的改進，加入了人類的智慧，或許是受到喇叭花的形態結構與從花開到凋謝的過程中形態變化的啟示，制造出具有現代結構的傘具；魯班鋸子的發明更是來源于自然的形態結構。近代的許多發明也都源自自然形態的結構。飛機與蜻蜓，潛水艇與魚類，降落傘與蒲公英……它們都有著某種神秘的聯系。探討它們之間的聯系是一件十分有趣的事，而且通過對它們進行歸類、對比、分析，可以對今后的發明創造有所啟發，也許下一個偉大的對人類影響十分深遠的發明就是源自對自然形態結構的研究。
2自然形態結構與產品設計的聯系
那么自然形態結構究竟如何應用到產品設計中去呢？這就需要對自然形態結構有一個準確的認識。
2.1產品結構及其相關因素
辭海中對結構的注釋有四個方面的內容，一是指構造房屋，特別是指建筑物上承擔重力或外力的部分構造；二是指屋宇構造的樣式；三是指各個部分的配合、組織，如物質結構（例如原子結構、工程結構或文章結構）；四是指文藝作品的組織方式和內部構造，作家、藝術家根據對生活的認識，按照塑造形象和表現主題的需要，運用各種藝術表現手法，把一系列生活材料、人物、事件等分輕重主次合理而均勻地加以安排和組織，使其既符合生活的規律，又適應一定作品的體裁要求，達到藝術上的完整與和諧。與結構相關的概念還有構造和機構。
2.1.1產品內部結構
產品的機構是指用來支撐物體和承受物體重量的一種構成形式。任何形態都要一定的強度、剛度和穩定的結構來支撐。
2.1.2產品結構與功能
結構與功能有著密不可分的關系，功能是結構存在的必要前提，結構是實現功能的重要基礎。兩者相輔相成，缺一不可。
2.1.3產品結構與形態
在工業設計中，產品結構與形態有著密切關系，結構在很大程度上束縛了形態的變化幅度，同時結構又是實現形態的基本條件，兩者缺一不可，是對立統一的關系。工業設計師們往往會在設計一件產品的外觀之前，先了解該產品現有的結構情況和相對應產品外形設計的可變化空間。
2.1.4產品結構與力學
產品結構的合理性其實是建立在力學研究基礎上的。在力學出現之前，人們對于事物如建筑的設計和建造，完全是憑經驗，不了解結構的受力狀態和材料的受力性能，因此對安全性和耐久性的要求肯定是朦朧的感性意識，不能定量地分析和計算。在人們經歷過很多次失敗之后，總結出了力學。
2.2自然形態結構的認知
結構普遍存在于大自然的物體之中。在人們長期的生活實踐中，那些合理的自然界中的科學結構原理逐步被人們所認識，并最終獲得發展和利用。自然界中靜態平面結構，靜態半立體結構和動態立體結構，我們在設計產品時，需要對自然界中結構表象的劃分有所了解。在產品造型設計中，自然形態結構的應用十分廣泛。許多承重汽車的引擎，底盤和零部件?？梢栽诓辉黾又亓康那闆r下提高十倍以上的耐用性，正是由于參考了樹葉，樹枝、樹干的最優的結構和最優的位置。我們可以通過自然形態靜平面結構，半靜態立體結構，靜態立體結構，動態立體結構等方面進行模擬和演化，設計出更好的產品。如圖1把昆蟲翅膀上的平面紋路應用于玻璃杯上，使產品變得生動有趣。如圖2是仿照自然花苞的立體形態設計的吊燈，燈亮時花苞會仿照植物自然行為自動打開。如圖3的鋼琴設計，抓住了生物運動時的瞬間特征，將靜態的產品賦予了動態的生命。
3自然形態結構在產品中的應用
3.1仿生臺燈設計
以棲息的鳥的形態為原形的仿生臺燈設計，產品的整體造型并沒有拘泥于鳥的原型，而是抽象出鳥的神態，停留在似與不似之間，給人無限的遐想。同時產品的功能設計絲毫沒有受到造型的束縛，通過兩個轉軸的旋轉可以將臺燈折疊起來，不僅可以保護燈炮，還能夠在包裝時節省空間。如圖4所示。
3.2仿生飛行器設計
全球每年誕生的新設計新產品無法與自然界的生物相媲美，但設計師已深刻領會到通過研究、模仿生物系統并從中獲取設計創意靈感的重要性，他們通過仿造飛鳥的羽毛骨質、形態制造汽車、飛機的輕質骨架結構，他們認為通過借鑒生物進化或形態的結構原理，可以使現有產品材料和零部件的性能得到提高。德國設計師克拉尼設計的飛行器其靈感來源于海豚的形態，收攏的尾部和相對狹小的身材都預示著它具有極小的阻力系數。如圖5所示。
3.3仿生鼠標設計
Razer響尾蛇藍色粒子鼠標外形對稱，延續了Razer鼠標產品的仿生設計，配有超大波浪形按鍵，按鍵表面使用類膚質材料，手感出色且防滑。藍色粒子鼠標在通電后就會發出獨特藍光。如圖6所示。
4結論
產品設計中引入自然形態結構，可以設計出更加宜人的產品。隨著時代的發展，人們越來越親近自然，尋求人與自然的和諧，實現人向自然的回歸，因此，自然形態結構能夠更加贏得人們的喜愛。學會在產品設計中應用自然形態結構，可以拓展設計人員的設計思路。充分研究自然形態結構，可以發現新形態，創造出豐富多彩的新產品。
參考文獻
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作者:張天明 單位:天津理工大學