当今世界正处在快速变革之中。气候变化、资源压力、人口老龄化、生态环境与可持续发展等问题不断叠加,对社会发展模式和产业升级提出了新的要求。在这样的全球背景下,传统单一学科的研究范式已难以应对复杂而综合的挑战,跨学科融合逐渐成为推动创新与解决问题的重要路径。随着数字化和智能化技术的迅速发展,跨学科研究正在拓展知识边界并促进实践革新。尤其在应对复杂的社会与环境问题时,科学与设计、技术与艺术的结合展现出独特优势。数字智能生物材料设计正是在这一发展趋势和学科交叉的语境下应运而生,旨在通过前沿研究推动技术进步,并为可持续发展提供新的解决思路。
数字智能生物材料设计的核心理念在于“向自然学习”。通过深入解析生物系统的结构、功能和动态机制,并结合参数化建模、数字化仿真与先进制造技术,该方向力求将自然界的智慧转化为可应用的人工系统。研究目标是开发具有主动响应、自适应和智能化特性的全新材料,并推动其在服装产品与服务体系中的应用。在这一过程中,数字智能生物材料设计将自然智慧与数字智能结合起来,为产业升级和未来发展提供坚实的科学支撑。
我们聚焦于在以下三个核心方向的研究:
一.仿生智能皮肤
以自然生物体结构的多模态感知与自适应特性为灵感,目标是构建能同时响应压力、温度、湿度及化学信号的智能材料。它可为具身智能机器人赋予拟人的触觉能力,实现更安全的人机交互;在医疗健康领域,为义肢和康复设备提供更加舒适与灵敏的界面;在智能制造中,则可作为实时感知与反馈的接口。
二、智能生物制造
该方向探索基于生物原理和自然规律的可持续材料研发,涵盖自生长材料、可降解材料与绿色制造工艺。研究重点在于降低能源消耗与环境负担,推动服装产业实现循环利用与生态友好型生产。其应用包括新型可降解纤维、低碳纺织品以及基于生物基原料的服装面料,目标是为“双碳”战略和绿色时尚提供切实可行的材料解决方案。
三、结构变色功能材料
该研究方向借鉴自然界光学结构的变色机制,开发角度依赖、动态可控的变色纺织材料。研究重点包括材料结构设计、光学模拟与可控制造工艺。在服装应用中,这类材料能够实现无需染料的动态色彩变化,为服装的功能性与表现力提供新的可能;同时,也能应用于防伪标识、光学调控等具有实用价值的领域。
