這幾年里，一股疾風(fēng)驟雨般的熱潮將物聯(lián)網(wǎng)推向白熱化狀態(tài)。唯恐落后一步，大型公司爭相搶購為物品創(chuàng)建內(nèi)置傳感器的初創(chuàng)企業(yè)。在過去四年中，被收購的物聯(lián)網(wǎng)初創(chuàng)企業(yè)總值達(dá)到300億美元。

物聯(lián)網(wǎng)完全可以成為下一個熱門事件，但是，對傳感器的過度關(guān)注也許有失偏頗……

如果完全不需要傳感器即可幫助物品收集它們周圍的環(huán)境數(shù)據(jù)，會發(fā)生什么事?如果材料本身就是傳感器呢?

知覺材料可能聽起來像科幻小說里的東西，不過它正在迅速成為現(xiàn)實(shí)之物。業(yè)界正在開發(fā)能夠感知溫度、壓力、沖擊和其他變量的新一代材料，它將完全取代對傳感器的需求。

這類材料不僅可以捕獲數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)到云端，而且還能對自身即時重新配置以對環(huán)境條件的變化做出反應(yīng)。這類材料已經(jīng)不能用智能來形容，也許“鮮活”一詞更恰如其分。它還能通過令人驚訝的手段改變物品的設(shè)計(jì)和使用方式。

超越同向性時代

我們是怎么講到這里的?設(shè)計(jì)和工程學(xué)一向關(guān)注同向性材料，即千篇一律和完全可測的代名詞。在同向性時代，你可以創(chuàng)建一個設(shè)計(jì)，然后選擇一種材料在設(shè)計(jì)中執(zhí)行既定功能。

不過，如果你讓材料來決定如何設(shè)計(jì)，而非相反，又會發(fā)生什么事呢?我們始終從實(shí)質(zhì)上看問題。例如，有一顆種子，在環(huán)境適合時會生長為參天大樹。

這是一個異向性材料的生動案例，它們與同向性材料表現(xiàn)迥異，因?yàn)樾袨椴豢深A(yù)測，所以材料的性能可以根據(jù)所處環(huán)境量身定制。

歡迎來到異向性設(shè)計(jì)時代。

交通變革

想象一架飛機(jī)的蒙皮為保持最佳空氣動力特性，能自我修復(fù)彎折和凹痕。在同向性時代這種設(shè)計(jì)簡直是匪夷所思，但在異向性時代，一切皆有可能。

工作原理是如下：一個飛機(jī)組件(比如機(jī)翼)由涂裝了薄薄一層納米傳感器的復(fù)合材料制成，涂層起到“神經(jīng)系統(tǒng)”的作用，使組件“感知”外界事物，例如壓力、溫度等等。

當(dāng)機(jī)翼神經(jīng)系統(tǒng)探測到損傷，它會給納米晶體涂層內(nèi)部未固化材料的微球發(fā)出信號，命令微球在損傷區(qū)域釋放物質(zhì)進(jìn)行修補(bǔ)，這與在裂縫上涂抹粘合劑并使之固化的過程相差無幾。

空中客車公司在布里斯托爾大學(xué)的(英國)國家復(fù)合材料中心正對這一領(lǐng)域進(jìn)行重要攻關(guān)，令航空工業(yè)在智能材料重塑應(yīng)用方面更進(jìn)一步。

與此同時，汽車工業(yè)使用智能材料制造的汽車不僅可以探測損傷和自我修復(fù)，還能兼顧性能數(shù)據(jù)收集，并將其回饋到設(shè)計(jì)和工程工藝中。

開路權(quán)杖(Hack Rod)項(xiàng)目——南加州一群志同道合的汽車發(fā)燒友組成的科技團(tuán)隊(duì)，一心要設(shè)計(jì)出史上第一臺使用人工智能的智慧材料汽車。

在另一個案例中，保羅·加梅羅——身為歐盟資助的HARKEN項(xiàng)目協(xié)調(diào)員，和葡萄牙車用紡織品提供商Borgstena公司的研發(fā)經(jīng)理，正在開發(fā)智能紡織材料原型座椅和安全帶，這種材料中帶有內(nèi)置傳感器以探測駕駛者的心跳和呼吸頻率，以便在其打瞌睡之前發(fā)出預(yù)警信號。

除了交通范疇，建筑和民用工程領(lǐng)域更有大把機(jī)會對智能材料翹首以待，它們在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方面將大放異彩。

世界上每時每刻都有數(shù)百條道路、橋梁和其他基礎(chǔ)設(shè)施因?yàn)槟p和自然環(huán)境的危害，正在逐步緩慢地瓦解中。多數(shù)時候，我們甚至不知道哪些設(shè)施最急需我們的關(guān)注。

但如果用“智能混凝土”建造這些設(shè)施又會如何?混凝土內(nèi)部的“神經(jīng)系統(tǒng)”會不時地檢測和評估設(shè)施狀態(tài)，并在損傷出現(xiàn)后立即開始自我修復(fù)。

麻省理工學(xué)院目前正在進(jìn)行一個名為ZERO+的大型項(xiàng)目，旨在利用這些先進(jìn)的復(fù)合材料重塑建筑工業(yè)。

麻省理工學(xué)院的研究人員正在剛剛組建的美國先進(jìn)功能織物聯(lián)盟中廢寢忘食地工作。一切都是為了弄出新一代織物和纖維，能夠?qū)χ車h(huán)境進(jìn)行視、聽、觸;交流溝通;存儲并轉(zhuǎn)換能量;檢測健康;控制溫度;甚至改變顏色。

這不是好萊塢電影，而是現(xiàn)實(shí)發(fā)生之事

這類功能性織物意味著衣服將超越遮身蔽體的功用。它們可以是健康代理人，以無創(chuàng)性方式監(jiān)測體溫或分析汗液來驗(yàn)證各種元素的存在。它們可以是能從太陽等外部資源獲取并保持住能量的便攜式電源。它們甚至可以幫助士兵以更為快速和高效的方式適應(yīng)不同的環(huán)境。

如果衣物不小心撕開了口子怎么辦?織物內(nèi)的納米傳感器將自動啟用自我修補(bǔ)程序?qū)⒖谧友a(bǔ)上——與機(jī)翼和智能混凝土的自我修復(fù)流程完全相同。

這不是好萊塢電影，而是現(xiàn)實(shí)發(fā)生之事。它清楚無疑地表明智能材料將很快在你我身邊如影隨形。

無論是飛機(jī)工業(yè)還是基礎(chǔ)設(shè)施，亦或是我們所穿的衣物，這類材料在改變我們周遭世界的過程中擔(dān)當(dāng)了日益重要的角色。基于新型材料的制品不僅能收集環(huán)境數(shù)據(jù)，而且還可根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)性能，它們在設(shè)計(jì)領(lǐng)域已迫不及待地嶄露頭角。

智能材料的潛力已呈君覽，美好設(shè)計(jì)生活之匙無疑將用其打造。