LivingLoom：通过将活植物整合到（电子）纺织品中来研究人与植物的共生关系

研究背景与问题

• 作者发现的问题或挑战

  • 传统的纺织工业将植物视为被动资源，仅利用其纤维部分以满足人类需求，同时忽略了植物作为生命体的内在价值。
  • 在现有的人类-植物技术交互设计中，集中于微生物或植物的感官-执行器功能，而少有关于种子直接融入纺织物作为活性材料的研究。
  • 当前纺织品生命周期（如使用、洗涤、丢弃）忽略了“活的特性”，限制了用户对其价值的感知。

• 重要性

  • 将植物整合到纺织品中，不仅能重新思考人类和植物的共存方式，还能推动可持续设计，实现更多“以非人为中心”的设计理念。
  • 探索植物-人类间的互动潜能，可能激发新的可穿戴技术和电子纺织品形式。

• 研究动机与相关工作

  • 基于人类计算交互（HCI）的研究已经部分探索了植物感官和互动功能，但尚未深入探讨直接集成种子到纺织品的设计空间。
  • 此研究旨在开拓基于植物生长性质的“照料驱动”制造方法和互动体验。

解决方案

• 方法或解决方案

  • 提出了一种“照料驱动的制造”方法，即在纺织制造中将植物种子直接整合到纱线中，利用材料的生长和变异特性来支持新的设计和用户交互。
  • 开发了LivingLoom系统，该系统通过湿法纺丝技术制备含种子的水凝胶纱线，并将其编织入纺织品中供植物发芽和生长。

• 创新之处

  • 从技术层面：首次通过湿法纺丝将植物种子直接整合到纤维中，形成可生长、可感知的纺织材料。
  • 从设计层面：提出“基于照料的交互模式”，强调人在织物生命周期中不仅是佩戴者也是照料者。
  • 从生态可持续性：通过底层生物基材料（如海藻衍生水凝胶）确保纱线的生物可降解性和环境友好性。

• 实施步骤与关键技术

  1. 湿法纺丝种子整合水凝胶纱线：
     • 使用海藻酸钠与甘油等材料制成水凝胶纱线，同时整合种子。
     • 调整水凝胶溶液的塑化剂比例以优化纤维力学性能和种子发芽率。
  2. 纺织品整合方法：
     • 表面附着：通过手工刺绣将纱线附着于基础纺织物上。
     • 结构交织：使用编织或针织技术使种子纱线嵌入纺织物并提供支撑。
     • 混合分层：结合织物层与纱线使纺织品具备水分保持和阳光吸收功能。
  3. 电子集成支持功能：
     • 整合湿度和温度传感器以检测植物的生长环境，并通过触觉反馈促进人植物交互。

研究成果

• 具体成果

  • 提出并验证了一个新的设计空间：基于微型绿苗（水培适应的植物种子）的织物设计，覆盖10天的生长周期。
  • 通过原型设计展示了照料驱动交互及其在可穿戴纺织品中的潜力。
  • 开发了五种样本应用，包括触感发带、自润帽子、户外凉鞋以及室内装饰类应用。

• 与现有解决方案相比的优势

  • 基于“人-植物共生”理念，开启了非人中心的纺织品设计方法。
  • 强调使用者的“照料行为”，有助于塑造更深层次的人类与非人类的关系。
  • 提供全生命周期分析，将纺织、护理和最终降解整合为协作式设计过程。

• 实验或评估结果

  • 用户研究揭示，佩戴者对植入种子的纺织品表现出独特的情感联系，且通过日常观察和照料激发出多种行为改变，例如调整生活节奏、主动学习植物护理知识。
  • 不同纱线配方和织物结构对植物生长率和力学性能表现的统计分析揭示了关键技术配置的设计局限与优化方向。

• 局限性与未来方向

  • 当前研究集中在纺织品生命周期的初期阶段（生长周期的10天），对植物与纺织品更深层次的生命周期分析尚未覆盖。
  • 微绿苗种子的兼容性受限于纺织技术和大小，未来可以探索更多类型的植物。
  • 用户研究时间较短（3天），需要通过长期研究深入了解人植物互动的演变。

通过本研究，LivingLoom系统不仅展示了技术上的创新性，还提出了一种全新的人类与非人类共生的交互范式，启发未来更可持续和赋予情感意义的纺织设计实践。