產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境

1、第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.1 設(shè)計材料的選用 選擇原則 設(shè)計是一種復雜的行為，它涉及設(shè)計者感性與理性的判斷。與設(shè)計的其它方面相比，材料的選擇是最基本的，它提供了設(shè)計的起點。材料選擇的適當與否，對產(chǎn)品內(nèi)在和外觀質(zhì)量影響很大。 (1)材料的外觀：材料的外觀：考慮材料的感覺特性。根據(jù)產(chǎn)品的造型特點、民族風格時代特征及 區(qū)域特征，選擇不同質(zhì)感、不同風格的材料。 (2)材料的固有特性：材料的固有特性：材料的固有特性應(yīng)滿足產(chǎn)品功能、使用環(huán)境、作業(yè)條件和環(huán)境 保護的需要。 (3)材料的工藝性：材料的工藝性：材料應(yīng)具有良好的工藝性能，符合造型設(shè)計中成型工藝

2、和表面處 理的要求，應(yīng)與加工設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)相適應(yīng)。 (4)材料的生產(chǎn)成本及環(huán)境因素：材料的生產(chǎn)成本及環(huán)境因素：在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，盡量降低成本，優(yōu)先選 擇資源豐富、價格低廉、有利于生態(tài)環(huán)境保護的材料。 (5)材料的創(chuàng)新：材料的創(chuàng)新：新材料的出現(xiàn)為產(chǎn)品設(shè)計提供更廣闊的前提，滿足產(chǎn)品設(shè)計的要求。 第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.1 設(shè)計材料的選用 影響因素(1)功能：功能：無論怎樣的產(chǎn)品，都必須首先考慮產(chǎn)品應(yīng)具有怎樣的功能和所期 望的使用壽命。這樣的考慮必定會在選用何種材料更合適方面做 出總的指導。(2)基本結(jié)構(gòu)要求：基本結(jié)構(gòu)要求：如何綜合平衡設(shè)

3、計中對產(chǎn)品的功能、人機工程學和美學 方面的要求，以及針對批量生產(chǎn)特點的機械結(jié)構(gòu)、加工工藝難點 和由此產(chǎn)生的成本問題等加以解決，已成為材料選擇中的王要問 題。(3)外觀：外觀： 產(chǎn)品的外觀在一定程度上受其可見表面的影響，并受材料所能允 許的制造結(jié)形式的影響， 因此，外觀也是材料選擇應(yīng)考慮的一 個重要因素。(4)安全性：安全性：安全是最基本的因素。材料的選擇應(yīng)按照有關(guān)的標準選用，并 充分考慮各種可預(yù)見的危險。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.1 設(shè)計材料的選用 影響因素(5)控制件：控制件：控制件對材料的選擇也有其特殊的需求。例如，操縱鍵盤的材料應(yīng)具有

4、恰當?shù)慕佑|摩擦性和沖擊回彈性，以保證可靠操作和手感舒適；用作控制面板的材料應(yīng)選擇反射率較低并易于在其表面形成圖樣符號或易于貼附圖樣符號的材料制作，以減少眩光和便于指示控制動作。(6)抗腐蝕性：抗腐蝕性：抗腐蝕性是材料選擇的另一個重要準則，因為它影響著產(chǎn)品的操作、外觀、壽命和維護。在直接涉及人身安全的場合，則必須通過材料的選擇來防止危險的腐蝕。(7)市場：市場：設(shè)計者必須對未來可能使用自己所設(shè)計產(chǎn)品的消費者進行調(diào)研。如果可能， 應(yīng)盡量使自己的產(chǎn)品達到或超出消費者所期望的程度。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.2 材料工程的發(fā)展 隨著人類文明的進步，面

5、對人類需求在質(zhì)和量方面的不斷增長，對材料品種和性能的要求越來越高，材料科學與工程領(lǐng)域發(fā)生著日新月異的變化，主要特征體現(xiàn)在以下幾方面。 新構(gòu)思、新觀念不斷涌現(xiàn)，成為此領(lǐng)域迅速發(fā)展的強大推力。新構(gòu)思、新觀念不斷涌現(xiàn)，成為此領(lǐng)域迅速發(fā)展的強大推力。例如，材料低維化；材料梯度化；材料復合化；材料仿生化；材料智能化。 營造特殊環(huán)境，利用極端手段，制備特殊材料，獲取特殊性能。營造特殊環(huán)境，利用極端手段，制備特殊材料，獲取特殊性能。例如，在微重力條件下制備超純晶體材料、特殊自潤滑材料、優(yōu)良磁性材料和超導材料等； 強烈依賴其它高新技術(shù)，材料領(lǐng)域成為其它高新技術(shù)綜合應(yīng)用的實驗地。強烈依賴其它高新技術(shù)，材料領(lǐng)域成

6、為其它高新技術(shù)綜合應(yīng)用的實驗地。 經(jīng)濟實力成為制約材料領(lǐng)域發(fā)展速度、深度和廣的關(guān)鍵因素。經(jīng)濟實力成為制約材料領(lǐng)域發(fā)展速度、深度和廣的關(guān)鍵因素。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.2 材料工程的發(fā)展第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計材料的開發(fā) 滿足人類文明的需求是材料研制和開發(fā)的出發(fā)點和回歸點，出發(fā)點和回歸點的重合是通過若干個中間環(huán)節(jié)而實現(xiàn)的。材料的開發(fā)經(jīng)歷從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用再到實用的過程。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計 材料的開發(fā) 新材料 新

7、材料新材料是指采用新工藝、新技術(shù)合成的具有各種特殊機能(光、電、聲、磁、力、超導、超塑等)或者比傳統(tǒng)材料在性能上有重大突破(如超強、超硬、耐高溫等)的一類材料。新材料發(fā)展的標志為： 引起生產(chǎn)力的大發(fā)展，推動社會進步。引起生產(chǎn)力的大發(fā)展，推動社會進步。從石器、陶瓷器、青銅、鑄鐵、鋼、塑料到各種新材料的出現(xiàn)，均標志著一個相應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的歷史時期。例如，單晶硅的問世，導致以計算機為主體的微電子工業(yè)的迅猛發(fā)展；光導纖維的出現(xiàn)，使整個通訊業(yè)起了質(zhì)的變化。 根據(jù)需要設(shè)計新材料，一改以往根據(jù)產(chǎn)品功能來選擇材料的方式，而是根據(jù)需要設(shè)計新材料，一改以往根據(jù)產(chǎn)品功能來選擇材料的方式，而是建立一種由材料來設(shè)計產(chǎn)品的新

8、觀念。建立一種由材料來設(shè)計產(chǎn)品的新觀念。這種材料設(shè)計可以從組成、結(jié)構(gòu)和工藝來實現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品的觀念。更重要的一點是：一種新材料已經(jīng)不是只具有某一單一功能，在一定條件下可能具有多種功能，從而使材料為高新技術(shù)產(chǎn)品的智能化、微型化提供基礎(chǔ)。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計 材料的開發(fā) 新材料對產(chǎn)品造型設(shè)計的影響和作用 在產(chǎn)品進一步電子化、集成化和小型化的趨勢下，新材料的使用有可能突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至還可能引起一場材料與技術(shù)的革命，產(chǎn)生新的產(chǎn)品設(shè)計風格。因此，設(shè)計工作應(yīng)與新材料開發(fā)建立一種互相融合的關(guān)系。 產(chǎn)品外觀形象要具有未來性。新材料的使用，不僅對

9、產(chǎn)品外觀可以起到新穎美觀獨特的裝飾作用，使設(shè)計本身變得更簡潔、合理，更具時代感。 材料在與功能相適應(yīng)的同時，還要有良好的觸覺質(zhì)感和更好的可操作性。通過新材料的使用，設(shè)計應(yīng)最大限度地賦予產(chǎn)品新的魅力。 設(shè)計應(yīng)進一步開發(fā)傳統(tǒng)材料，使之在現(xiàn)代生活中具有新的意義。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計 材料的開發(fā) 新材料的開發(fā)方向 當今在新技術(shù)的驅(qū)動下，運用具有新的組合方式、新的形態(tài)和新的性質(zhì)的各種材料進行新制品的開發(fā)會產(chǎn)生令人振奮的效果。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計 材料的開發(fā) 新材料的開發(fā)

10、方向 一般認為，新材料的研究與開發(fā)王要包括四方面的內(nèi)容新材料的發(fā)現(xiàn)或研制。已知材料新功能、新性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)不口應(yīng)用。已知材料功能、性質(zhì)的改善。新材料評價技術(shù)的開發(fā)。 可以看出，新材料的研究與開發(fā)王要圍繞著材料本身的功能和性質(zhì)這一主題。但是，一種新材料的出現(xiàn)是否對人類文明產(chǎn)生深刻影響，是否能滿足人類生活的需求，僅僅考慮上述問題則不夠，還必須考慮新材料的產(chǎn)業(yè)化、商品化，這樣才能使人們享受到實惠，對人類文明產(chǎn)生促進作用。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計 材料的開發(fā) 新材料的開發(fā)方向1基礎(chǔ)材料的開發(fā)第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計

11、中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計 材料的開發(fā) 新材料的開發(fā)方向l 2、復合材料的開發(fā)l 各素材所保持的機能。l 在復合與成型過程中l(wèi) 形成的機能。l 由復合結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)生l 的技能。l 復合效應(yīng)所致的機能。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計 材料的開發(fā) 新材料的開發(fā)方向 開發(fā)復合材料的目的為： 彌補某些有用材料的缺點， 以更好地發(fā)揮有用的機能。 利用具有某些特性的材料 以構(gòu)成單一材料無法實現(xiàn) 的特性。 產(chǎn)生從未有的新機能。第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計 材料的開發(fā) 新材料的開發(fā)方向

12、 3、納米材料是由納米級原子團組成的，由于其獨特的體積和表面效應(yīng)，它從宏觀上顯示出許多奇妙的特征。 (1)納米材料 體積效應(yīng)：當粒徑減小到一定值時，材料的許多物性都與晶粒尺寸有 敏感的依賴關(guān)系，表現(xiàn)出奇異的小尺寸效應(yīng)或量子尺寸效應(yīng)。例如， 當金屬顆粒減小到納米量級時，電導率已降得非常低，原來的良導體 實際上已完全轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣體。 表面效應(yīng)：納米材料的許多物性主要是由表面決定的，大量的界面為 原子擴散提供了高密度的短程快擴散路徑。例如，普通陶瓷在室溫下 不具有可塑性，而許多納米陶瓷在室溫下就可以發(fā)生塑性變形。納米 材料的塑性變形主要是通過晶粒之間的相對滑移實現(xiàn)的。正是由于這 些快擴散過程，納米材料形變過程中一些初發(fā)微裂紋得以迅速彌合， 從而在一定程度上避免了脆性斷裂。l 第五章第五章 產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)環(huán)境 5.3 設(shè)計 材料的開發(fā) 新材料的開發(fā)方向 (2)納米(加工)技術(shù) 在人們?yōu)榧{米材料的神奇而驚嘆的時候，納米(加工)技術(shù)也健步向我們走來。納米加工技術(shù)的核心是原子或分子位置的控制、具有特殊功能的原子或分