原創設計 | 仿生設計之干旱地區滴灌設計

設計師簡介

黃童鞋  品索21屆作品集學員

座右銘：設計的最終形態就是生命的形態

干旱地區滴灌設計

關鍵詞：干旱，仙人掌，滴灌，儲水，仿生設計

全球氣候的持續惡劣已經成為常態，各個國家均有廣泛的干旱地區。干旱地區的生態良性改造是一個亟需解決的問題。我國西北地區的干旱導致農業生產方式和沿海地區有巨大差異。

在干旱地區，仙人掌一直是一種神奇的存在：仙人掌的超強的吸水，固水的能力是否具有很好的應用或借鑒意義?；诖朔较?，展開了具體的仿生設計探索。圖片

設計調研：科學的進行設計調研和論證

項目小組圍繞仙人掌等其他多種生物做了深入的科研：調研了大量的國際上多方面的權威論文，相應的植物學成果等，對仙人掌的吸水，固水能力有了全面，深入，細致的認知。

主要邏輯概述：

主要的意思就是：這個拉普拉斯壓力，是根據水的表面張力和水的內外部曲率差來決定的（也就是液面曲率和液面壓力的關系的描述公式）這個公式的定量是水的張力（因為液體的表面張力取決于液體的屬性，就是說水是同一種張力值，但是汽油就是另外一種張力值），變量是水面的曲率，而這個曲率是隨著水珠表面的剖面線（既剖面曲線）來決定的，由上面3、5的分析可知，仙人掌刺的表面是一種螺旋狀且凹凸由頭到尾逐漸變深的紋理。一滴水珠凝聚在刺上，會因為接觸面的螺旋和凹凸紋理的差別產生表面剖面曲線的差異，進而產生曲率差異，在水的表面張力不變的條件下，產生拉歐拉斯壓力差，帶動水珠的定向位移。）

拉普拉斯公式

除了拉普拉斯壓力外，無表面能量的梯度是另一個驅動力。粗糙度的梯度產生可操作性的梯度，即無表面能量的梯度。對于覆蓋著蠟質的皮質層的仙人掌刺柱表面，尖端更粗糙，疏水性更大，而底部是粗糙度較低和親水性。換句話說，刺尖的無表面能量比底座低。這種無表面能量的梯度產生一種驅動力F，將收集在尖端的水滴定向傳遞到底部毛狀體。

頭腦風暴、設計策略制定

基于仙人掌的吸水固水的生物結構和過程，進行了頭腦風暴，近一步探究其生理結構在產品設計中的可能性，在商業設計中的應用場景。

設計過程中，充分利用仿生設計的方法，對仙人掌的生理結構進行了深入科研式的研究，充分借鑒其生理結構和生理功能進行設計探索。

部分構思草圖呈現：

效果呈現

基于仿生學的設計研究得出的結論，明確特定的使用場景，和上述的功能原理研究，進行了具體的設計和應用呈現：

總結：該項目作為“碳中和”，“氣候災害”，“疫情”等百年未遇之變局的時代背景之下，結合特殊的生物結構，進行探索式的設計而提出的創新設計方案，具有一定的社會意義。

設計師選擇該課題作為作品集項目，展現了獨特的視角，也是對特定社會背景的關注后產生的靈感。

作品作為應用仿生學和仿生設計方法而進行的探索式課題，將設計分享大家，希望大家喜歡，也希望能夠獲得更多靈感，歡迎大家留言交流，謝謝。