淺談石墨烯在藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的創(chuàng)新運用

陳銀波 劉雅迪

摘? 要：在提倡跨學(xué)科整合的時代背景下，藝術(shù)與科學(xué)的交叉整合成為必然趨勢。在進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作時，跨學(xué)科開放思維成為越來越重要的一種思維方式。以石墨烯為例，這一化學(xué)材料具有獨特的屬性與特點，在藝術(shù)領(lǐng)域的運用存在多種可能性。

關(guān)鍵詞：石墨烯;藝術(shù)設(shè)計;交互裝置;交叉學(xué)科

目前藝術(shù)領(lǐng)域有多種方向，但現(xiàn)有的藝術(shù)展示形式多以純粹的藝術(shù)偏多，結(jié)合其他專業(yè)領(lǐng)域的表達(dá)呈現(xiàn)較少。然而當(dāng)代社會強(qiáng)調(diào)并提倡跨學(xué)科整合思維，學(xué)校的專業(yè)研究、公司團(tuán)隊都慢慢趨向于跨學(xué)科實踐。這種交叉學(xué)科的思維與實踐方式有著很明顯的優(yōu)點，值得藝術(shù)領(lǐng)域?qū)W習(xí)借鑒。

目前對化學(xué)材料與藝術(shù)相結(jié)合的研究較少，這是一個值得去深入挖掘的研究方向。不同的化學(xué)材料具有不同的特性，而這些特性若用藝術(shù)手法來表達(dá)，恰恰可以產(chǎn)生多種不同的效果。本文將結(jié)合學(xué)科大融合的背景，梳理藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域現(xiàn)存問題，引出藝術(shù)與科學(xué)結(jié)合趨勢的必然性，并以石墨烯這一材料為基礎(chǔ)，論述其在藝術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新運用的可能性，從而為藝術(shù)多元化呈現(xiàn)方式帶來啟發(fā)。

一、藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域存在的問題及學(xué)科交叉趨勢

（一）藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域存在的問題

藝術(shù)設(shè)計主要分為公共藝術(shù)、環(huán)境藝術(shù)、視覺傳達(dá)、產(chǎn)品設(shè)計等方向，盡管各方向研究側(cè)重點有所不同，但其存在的某些問題卻是相似的。例如：形式單一、發(fā)展緩慢、創(chuàng)新點不夠、與科技結(jié)合度低、與其他學(xué)科結(jié)合度不高。這些問題都是亟待解決的現(xiàn)實問題。

（二）學(xué)科交叉趨勢

在當(dāng)代經(jīng)濟(jì)全球化、文化大融合的時代背景下，跨學(xué)科思維、學(xué)科交叉合作是大勢所趨。藝術(shù)是純粹的，但與其他學(xué)科領(lǐng)域結(jié)合的藝術(shù)將迸發(fā)出更加多樣的火花。設(shè)計師不再是僅僅被要求完成表面的視覺層面設(shè)計工作，而需要對用戶的體驗進(jìn)行更多的研究、對設(shè)計的性能進(jìn)行考慮，這一切都不是只有藝術(shù)思維就可以解決的。擁有跨學(xué)科思維將會使得藝術(shù)設(shè)計有更多可能性，其維度也會更加寬廣，最終呈現(xiàn)的會是可行性更強(qiáng)、大眾接受度更高的作品。因此，跨學(xué)科思維是每個設(shè)計師都該具備的思維方式，交叉學(xué)科的行為模式也是必然趨勢。

二、石墨烯在藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域運用的現(xiàn)狀

（一）石墨烯的屬性特點

單層石墨烯首次被發(fā)現(xiàn)是在2004年，英國曼徹斯特大學(xué)Geim教授和Novselov教授通過簡單的膠帶粘貼剝離得到的。這也是科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)二維晶體的存在，并且測試出了它優(yōu)異的導(dǎo)電性能。

石墨烯和大多數(shù)常見三維物質(zhì)的特性有些不同，它是一種半金屬或者說是半導(dǎo)體，但卻具備金屬及導(dǎo)體所具備的導(dǎo)電性質(zhì)，這也是其最突出的特點。此外，其導(dǎo)熱性能也優(yōu)于碳納米管，這也使其有望成為未來最具前景的散熱材料。在運用它之前，透徹了解它的本質(zhì)是不可或缺的一步。

目前石墨烯這一材料主要運用于生物、化學(xué)、物理領(lǐng)域。如：抗癌治療、抗菌物質(zhì)、海水淡化、太陽能電池制作以及超級電容器。在藝術(shù)領(lǐng)域的運用較為稀少，已知的運用其特殊性能進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作的多為新媒體互動藝術(shù)領(lǐng)域。筆者將基于現(xiàn)有作品的分析，對其二者結(jié)合前景進(jìn)行探究。

（二）石墨烯在藝術(shù)領(lǐng)域運用中的案例分析

目前國內(nèi)外運用到石墨烯這一材料進(jìn)行的藝術(shù)創(chuàng)作、設(shè)計主要帶有互動性質(zhì)。

第一類，石墨烯與互動裝置（如圖1）。該互動裝置是將石墨烯繪畫與投影相結(jié)合。乍一看是簡單的畫面，但當(dāng)手指觸摸到石墨烯部分時，預(yù)先制作好的投影畫面便會出現(xiàn)，畫面中會出現(xiàn)有趣的小動畫。該方式互動性非常強(qiáng)，投影會呈現(xiàn)很好的視覺效果，同時其趣味性大大增加了作品與觀者的互動性。

第二類，石墨烯與海報展示設(shè)計（如圖2）。該作品是以海報的形式呈現(xiàn)的藝術(shù)作品，該作品的作者給了我們啟發(fā)：帶有互動性質(zhì)的藝術(shù)作品不光局限于傳統(tǒng)意義上的裝置，還可以運用到平面設(shè)計中。讓視覺傳達(dá)設(shè)計更具趣味性，海報可以不再是傳統(tǒng)意義上單純的一張“紙”，它也可以成為與人互動的有趣的藝術(shù)作品，該作品中石墨烯繪制的線條與收音設(shè)備、揚聲器結(jié)合，實時收集現(xiàn)場聲音素材，并根據(jù)觀者觸摸的海報位置不同，釋放出不同聲音。

筆者的畢業(yè)設(shè)計《回音，回應(yīng)》也是將石墨烯作為切入點而制作的互動裝置作品，主要利用了石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能。

整個互動裝置的主要核心為：通過視覺上石墨烯線條的粗細(xì)起伏，來構(gòu)建傳達(dá)效果強(qiáng)弱的基礎(chǔ)，電路連接光源及音響設(shè)備等，觀者通過觸碰起伏不同的石墨烯線條，來達(dá)到光效變化、聲音強(qiáng)弱變化的效果，觀者參與到作品中，作品將效果反饋給觀者，便是所謂“回音”“回應(yīng)”。

結(jié)合上述探究，可知石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性，其特殊的結(jié)構(gòu)以及超強(qiáng)的穩(wěn)定性也是其被稱為“近乎完美的新型材料”的原因所在。由此可以對其未來的運用進(jìn)行合理展望。

三、石墨烯在藝術(shù)領(lǐng)域的

創(chuàng)新運用前景探究及相關(guān)建議

（一）石墨烯與公共藝術(shù)

在藝術(shù)領(lǐng)域，目前主要是利用石墨烯導(dǎo)電性，連接電路來實現(xiàn)不同的展示效果。由此可知，石墨烯可以替換部分公共藝術(shù)作品中的電線，這樣既解決了裝置線路復(fù)雜易纏繞的問題，同時將藝術(shù)創(chuàng)作所受限制再次縮小。

石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)熱性也值得被開發(fā)運用。目前公共藝術(shù)領(lǐng)域中的互動裝置很少有關(guān)于觸感的裝置，而石墨烯恰好可以填補(bǔ)該空白。展覽現(xiàn)場的溫度、觀者手掌溫度及其他的不同的物質(zhì)溫度都可成為互動藝術(shù)展示的一個介質(zhì)。充分運用石墨烯的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，這將大大拓寬公共藝術(shù)領(lǐng)域的操作范圍。

（二）石墨烯與產(chǎn)品設(shè)計

石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)熱性決定了其卓越的散熱性能，目前常見的運用該特性的設(shè)計為手機(jī)的散熱涂層。可以預(yù)想，其卓越的散熱性能運用于汽車設(shè)計中，為發(fā)動機(jī)散熱，將大大降低汽車因發(fā)動機(jī)過熱而拋錨的情況，汽車安全系數(shù)得以提高。石墨烯可以作為超級電容器，在倡導(dǎo)環(huán)保的當(dāng)今時代，新能源汽車必將在未來取代以傳統(tǒng)燃料驅(qū)動的汽車。現(xiàn)有電動汽車儲電性能并不算強(qiáng)，假若將石墨烯作為電容器為汽車儲電，則其充一次電能運行的里程會有大幅度上升。由此可見，石墨烯與汽車設(shè)計結(jié)合在未來一定會擦出不一樣的火花。

石墨烯特殊且穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，造就了其極高的過濾性能。目前市面上具有過濾效果的口罩基本都是運用靜電吸附懸浮物的原理，而受呼吸潮濕水霧的影響，一般此類口罩的有效過濾時長為1小時。而假若將過濾方式替換為石墨烯過濾，由于其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其有效過濾時長可以長達(dá)200小時，對比而言，性能大大提高。由此可以預(yù)見，未來口罩、空氣凈化器、空調(diào)等物品的設(shè)計或許都將出現(xiàn)石墨烯的身影。

（三）推動石墨烯在藝術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新運用的舉措

首先，學(xué)校應(yīng)響應(yīng)號召，大力提倡交叉學(xué)科整合，多組織需要多學(xué)科同學(xué)共同參與完成的活動、比賽等，從實踐中感受交叉學(xué)科合作的優(yōu)勢。其次，由于石墨烯屬于化學(xué)材料，對于沒有理工科學(xué)習(xí)背景的藝術(shù)類學(xué)生來說，要想合理運用并不簡單，所以，應(yīng)在日常學(xué)習(xí)中，開設(shè)相關(guān)的材料分析類課程，讓同學(xué)們對類似石墨烯這種具有特殊性能的材料有基本了解，并學(xué)以致用，將其與藝術(shù)設(shè)計合理結(jié)合。最后，作為學(xué)生本身，我們應(yīng)開拓視野，改變思維模式，不應(yīng)局限于藝術(shù)設(shè)計領(lǐng)域的思考探究，而是要努力求知，涉獵不同領(lǐng)域的知識，使設(shè)計成為真正跟隨時代發(fā)展、以人為本的學(xué)科。

四、結(jié)語

通過本文論述，可以預(yù)見石墨烯作為一種擁有特殊性能的化學(xué)材料，不僅在理、化、生領(lǐng)域運用廣泛，也可在藝術(shù)領(lǐng)域占據(jù)一定地位，成為實現(xiàn)多樣化功能的媒介。藝術(shù)與科學(xué)并沒有想象中遙遠(yuǎn)，當(dāng)今社會方方面面均離不開藝術(shù)，也離不開科學(xué)。善于發(fā)現(xiàn)，并將有特殊性質(zhì)的材料運用于藝術(shù)設(shè)計中，充分培養(yǎng)跨學(xué)科思維，將為藝術(shù)打開通往另一片天空的大門。

參考文獻(xiàn)：

[1]Geim，A. K. and Novoselov，K. S. The rise of graphene [J]. Nature Materials，2007（3）：183.

[2]原超毅.單層石墨烯電子結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能研究[J].云南化工，2020（2）：90-91.

[3]吳娟霞，徐華，張錦.拉曼光譜在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用[J].化學(xué)學(xué)報，2014（3）：301-318.

[4]余麗麗，朱俊杰，趙景泰.超級電容器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].自然雜志，2015（3）：188-196.

[5]黃桂榮，陳建.石墨烯的合成與應(yīng)用[J].炭素技術(shù)，2009（1）：35-39.

[6]王田，李昌菊.互動藝術(shù)在當(dāng)代展覽中的應(yīng)用及意義[J].藝術(shù)教育，2013（4）：170.

[7]董斐然.基于互動多媒體技術(shù)的裝置藝術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].上海：上海交通大學(xué)，2013.

[8]劉蓮.互動裝置藝術(shù)中的新媒介研究[D].無錫：江南大學(xué)，2012.

[9]王妍，劉國華.現(xiàn)代科技與互動藝術(shù)關(guān)系探析[J].現(xiàn)代視聽，2009（8）：15-18.

[10]白雪竹.互動藝術(shù)的技術(shù)美與生態(tài)文明[J].現(xiàn)代傳播（中國傳媒大學(xué)學(xué)報），2007（4）：144-145.

作者簡介：陳銀波，南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院。

劉雅迪，碩士，南京林業(yè)大學(xué)講師。研究方向：公共藝術(shù)、傳媒藝術(shù)。