为什么要在建筑中进行研究和创新?建筑设计师Jenny E. Sabin的深入探讨了建筑研究与实践之间的关键联系。为发展新的模型,她的团队采用跨学科方法,在这些领域之间建立连接,与科学家和工程师进行合作
通过观察自然行为,所提出的方法将生物学和数学发现融入设计过程。经过系统测试后,这些见解被应用于项目的生成设计阶段,以创造适应性和响应性的材料解决方案。通过分析她的研究和设计策略,我们展示了她如何将研究转化为建筑实践。
融入数字工具进行综合设计
建筑和设计目前正在经历重大转变。与新兴技术（如数字工具和制造技术）密切相关，这种转变在传统设计过程以及建筑师的角色中发生，以及对我们如何构建和管理材料系统方面产生了根本性的影响。通过3D打印和机器人等变革性技术，建筑现在能够在一个综合的场景内运作。对于Jenny E. Sabin来说，定义工具路径或一系列机器人操作不仅使材料性质、几何形态和图案得以整合，而且将它们内在地融入到设计过程中。
对于Sabin来说，跨学科领域进行研究的新模型的发展解决了三个主要问题。首先涉及到我们如何与技术互动的方式发生了变化，第二个问题涉及到它如何影响了我们在新型制造方式下的设计和施工。第三个问题涉及到了由于可持续性和气候危机所带来的对协同材料解决方案的需求。
自然启发的研究塑造生成设计过程
在创建生成设计过程中,她将自然视为设计的模型。这项研究的主要目的是理解这些系统背后的过程和行为,而不是翻译可能构成美学形式的内容。通过学习自然来反思我们当前的范式和背景,她的工作分析了自然的材料性、几何形状、模式、事件和程序如何内在联系。她的团队深入研究自然,以提取可以影响未来建筑设计的设计模型和工具。
“驱动我的研究的一个基本问题是：建筑及其集成的材料系统如何更像生物那样响应和适应本地环境?”- Jenny E. Sabin
在研究和设计的每个阶段融入物质性
整个研究过程都受物质性的指导。研究的进行方式和与设计的联系结构始于开发数字工具。这些工具包括专注于行为建模的可视化和模拟，以及数据集。
第二阶段涉及建筑原型制作。考虑到并非所有生物系统都可扩展，该过程通过将材料和形态纳入3D打印和机器人制造中来处理规模问题。在第三阶段，开发的原型根据建筑考虑和生态建筑设计进行评估，分析研究如何转化为建筑结构。
“通常，我们不是从要解决的特定问题开始，而是在整个研究过程中产生问题。这是一种与生成设计密切相关的不同方法。”- Jenny E. Sabin
将研究转化为建筑结构
除了康奈尔大学的研究实验室，她在那里与合作者和学生进行基础研究外，Sabin还与自己的独立实验性建筑工作室合作。这一实践使她能够将材料解决方案应用于实际建筑结构。为了说明这一过程，我们回顾了结构色的研究和永久性凉亭的建造。
作为以前由国家科学基金会资助的研究项目的一部分，与材料科学家、生物学家和电气工程师合作，eSkin研究了结构色。与基于颜料的着色不同，结构着色在纳米尺度上运作，涉及材料的纹理和几何形态，以及它们与特定波长的光的相互作用。这一现象可以在各种自然生物体中看到，如蓝色大蝴蝶的翅膀或蜂鸟的羽毛。
通过图案、可塑性、几何和结构的变化，该项目操控了材料特性，包括颜色、透明度和不透明度。在这里，颜色变化是通过光学效应，如折射或干涉，而不是颜料的变化来生成的。这些颜色还取决于观察的角度或个体对给定材料的定位。
与材料科学家和生物学家共同工作，研究开发了一种薄膜技术材料，可以作为一种皮肤，能够融入到现有建筑或新的现代外立面建筑中。
在从纳米尺度到建筑尺度的皮肤之间架起桥梁，团队使用了3M的二色膜，以传递和扩展与基于有机聚合物的研究相同的特性。这使得可以创建一个人类尺度的原型立面单元，动态地改变颜色的渐变，从不透明到透明。
与基础研究同时进行，该实践获得了来自人类生态学院的委托，要在康奈尔大学校园上建造一个永久性的凉亭结构。通过提高研究和实践之间的交汇点，Polyform使团队能够将他们在结构色方面的研究应用于城市校园规模内。
对于Jenny E. Sabin来说，“项目成为了可能性的展示者。”向大众展示这些变幻多彩的结构使他们能够体验基于自然的解决方案的动态特性。
研究可持续建筑和美学的可能性
目前，Sabin设计实验室专注于建筑领域的可持续性和美学（SAA）。通过分析向日葵在自然环境中的行为以及它们的趋向光机制，这个研究项目利用计算设计和3D打印开发了建筑集成光伏（BIPV）。这旨在创建高度定制的非标准过滤器和面板，形成特定场地的非机械跟踪收集系统。
通过研究向日葵的内部行为，该过程对这些行为进行建模，以理解如何通过类比方式提取它们。这导致了一组可以转化为项目的设计驱动因素。通过利用3D打印和数字制造，这些模型促进了对系统如何整合光和能量动态性的理解。
该研究专注于这样一个理念，即美和设计的重要性对于形式和功能同样重要，没有这些概念之间的层次区别。对于Jenny E. Sabin来说，“正如在自然系统中一样，美与生物体的性能内在地相互关联。”
希望将这些发现应用于住宅项目，该项目旨在取代传统的屋顶安装太阳能电池板，这些电池板与建筑的美学不符。它创建了非传统的太阳能电池板配置，不仅最大程度地提高了能源利用，而且在美学上也令人满意。在较小的尺寸上，该研究还考虑了便携式遮盖物的潜在整合，提出了一种能够收集能源并提供照明或充电站的外皮。
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