这种纺织品的抽搐卷须暗示了可编程材料的未来

大多数博物馆都不鼓励触摸文物。而且艺术总体上不具有回应性。但从库珀·休伊特史密森尼设计博物馆的三楼看去，景色略有不同。从四月到十月，“感官：超越视觉的设计”展览要求参观者用感觉、嗅觉、味觉、听觉和其他方式与艺术和设计互动。

这是孩子（或许也是父母）的梦想——虽然有看守，但很少干预。对于视觉可能不太灵敏的博物馆观众来说，这是独一无二的体验。它紧凑而有序地展现了应用材料的未来，这是一个被低估但意义重大的领域，位于设计、美学、工程、化学和物理的交叉点。

我第一次参观这个展览时，和材料设计和制造公司 Designtex 的研发副总裁卡罗尔·德比一起，我们停下来抚摸一面覆盖着深色合成毛皮的起伏墙壁。当我们的手上下、前后和绕着大圈移动时，毛皮中的传感器触发了交响乐，充满了整个房间。

但德比来这里不是为了抚摸墙壁，也不是为了沉浸于代表“集体似曾相识时刻”之类的实验性香气，也不是为了考虑享用看起来像美味烘焙食品的木椅和金属脚凳。她来这里是为了查看 Active Textile，这是一类新型材料中最大的工作原型，它可以自行对环境刺激作出反应，无需机器人参与。

Active Textile 是 Designtex、家具公司 Steelcase 和麻省理工学院自组装实验室合作的成果，从远处看，它就像一个活的有机体。它的结构像日式隔断——又高又宽，但可以折叠。织物的外层是灰色的，背后是红色到蓝色的渐变色。为了展览的目的，织物的背后被热灯照亮，热灯设置为像微型太阳一样有节奏地上下移动。

与传统的织物不同，Active Textile 上的 V 形切口会随着灯的移动而打开和关闭，而传统的织物只是静静地放在那儿，对周围环境毫无反应。当它们沐浴在热量中时，小缕缕会张开，就像一只颈褶边蜥蜴膨胀喉咙一样。当光线减弱时，边缘会收紧，就像微型军官们齐聚一堂。它给整个装置一种脆弱而诱人的感觉，就像棕榈叶在微风中摇曳一样。

尽管 Active Textile 看起来十分精致美丽，但该项目背后的科学却是一项技术难题。“它有六层，”德比一边在 Cooper Hewitt 博物馆庭院喝茶一边解释道。她说，一层薄薄的涤纶印花布增强了灯的亮度。铝制屏幕赋予织物形状。粘合剂将整个织物粘合在一起。但这种材料栩栩如生的行为来自最上面两层（印花面料和与其层压的低密度聚乙烯薄膜）之间的反应。

德比表示，这些表面层是经过精心挑选的，其“热膨胀系数”决定了其性能。从天花板上的木梁到脚下的混凝土，每种材料对热的反应都略有不同。这种情况总是自然发生的，我们往往没有注意到。

Active Textile 的真正创新来自制造团队对这种行为的驾驭。通过将两种精心挑选的具有不同系数的材料层压在一起，生产团队发现它们可以在纺织品中引发一致、可见的热量反应。单独来看，这些层中的一层可能不会对热灯产生太大反应。但结合起来，这些层在升温和冷却时会弹开或夹紧。

斯凯拉·蒂比茨 (Skylar Tibbits) 是麻省理工学院自组装实验室的创始人兼联合主任，也是 Active Textile 项目的发起人。2014 年，蒂比茨在 TED 演讲中谈到了他所谓的“4D 打印”的未来。3D 打印强调宽度、高度、深度或广度，而蒂比茨则提出了时间的第四维度。材料可以被设计成“自组装”或在最初生产后进行其他变形。“这就像没有电线或马达的机器人，”他告诉 TED 观众。他说，我们可能有一天会打印和安装能够根据水流膨胀或收缩的管道，或者部署能够自行组装的药物输送纳米机器人。演讲中暗示，刚性很快就会成为过去。

基础纺织品是早期可编程材料的天然试验场。“我们制作了一些小样板和样品，”Tibbits 在电话中告诉我。他们依靠通用数据库来确定各种材料的热性能，并在小规模上测试各种纺织品的组合。主要目标是获得新知识并创建概念证明。“但随后与 Steelcase 和 Designtex 的合作是，‘我们为什么不将其转化为市场？’”Tibbits 说。

三支团队共同确定了他们想要在 Cooper Hewitt 展示会上使用的材料，以及颜色和剪裁等较小但同样重要的细节。累积的色彩效果在我看来就像一颗新鲜的李子，非常漂亮，但它对于能量吸收也至关重要。“光谱中的所有不同颜色都会吸收不同量的光 - 本质上是不同的温度，”Tibbits 说。颜色越深，吸收的光越多；颜色越白，反射的光越多。同样，舞动的人字形决定了纺织品运动的强度。“这些剪裁实际上改变了几何形状，”Tibbits 说。“基本上，光束越长，在末端变形所需的力就越小。如果你有长条，它们的活跃程度会比小条要高得多。”

过去的可编程纺织品项目看起来像蜥蜴皮，表面覆盖着微小的可弯曲三角形，这些三角形对光线有反应，就像捕蝇草对运动有反应一样。其他项目，如超大、波纹状的击剑面罩。蒂比茨说，虽然测试这些材料混合物的过程很费力，但多亏了 Steelcase 和 Designtex，制造它们的过程比以往任何时候都容易。有了工业层压机和计算机控制的切割机，“我们可以在多种不同的纺织品上大批量生产，”他说。“在我看来，这是一个巨大的飞跃。”

在库珀·休伊特博物馆那个炎热的六月天，德比仔细观察了 Active Textile，注意到自安装以来几个月内它发生的细微变化。“我们确实看到有些情况下它没有折叠回完全平坦的排列，”她说，指的是即使热度消退，一些卷须仍然保持张开。

所有材料都会随着时间的推移而失去强度和灵敏度。衬衫会撕裂。油漆会褪色和剥落。木头会开裂。Active Textile 也不例外，尽管在其不完美的室内展示中，扭曲过程会加快，因为室内的强烈加热灯会模仿更温和的阳光。这些缺陷可能会让理论上的未来房主感到沮丧，因为他们花钱在窗户上挂了 Active Textiles。但考虑到小的变形是生活中的现实，这些缺陷感觉就像是纺织品基本活力的反映。

这种活力对于蒂比茨的愿景至关重要。他说，人们过去常常理解、欣赏和利用天然材料的特性。例如，船舶制造商利用木材自然膨胀的特性来密封船体并阻挡水。蒙古包是中亚地区一种常见的住宅类型，由羊毛制成，冬天保暖，夏天透气。“我们已经失去了很多这方面的知识，”蒂比茨说。“现在，我们倾向于使用机器人来做这件事。”

通过摒弃屏幕和电线，蒂比茨使用了最先进的技术（如层压机和切割机）来制作非常简单的材料。在这个过程中，他和他的合作者模糊了怀旧与未来之间的界限。“许多关于材料如何反应的古老或基于工艺的知识可以为你解决问题，”德比说。

可编程纺织品可能不会很快出现在我们的家中或办公室中。Designtex、Steelcase 和 Self-Assembly Lab 表示，还有更多工作要做来改进这些材料，并找到合适的市场。在未来的几个月和几年里，从这个原型的生产中吸取的经验教训可能会被运用到响应式遮阳帘、巧妙的隐私屏幕或其他一些甚至还没有被设想出来的物品中。

站在 Active Textile 前，当它向我挥动精心制作的触手时，我抑制着触摸它的冲动，发现自己希望它能有第三种应用——一个未知的、可交互的通配符。