趙曉彤 杜鶴民 高俊杰

摘 要：市場(chǎng)在不斷的發(fā)展變化之中，特別是在環(huán)境法的頒布之后，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)綠色化設(shè)計(jì)理念深入人心，越來(lái)越成為許多企業(yè)的尋求可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中滲透了可持續(xù)發(fā)展的思想，在這種思想的引導(dǎo)下，環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展是不能割裂開(kāi)來(lái)的。材料選擇就在綠色設(shè)計(jì)中扮演著很重要的角色。產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行綠色的實(shí)施和設(shè)計(jì)里面的重要的過(guò)程是不能少了綠色材料的選擇的，對(duì)于改善環(huán)境的性能，降低產(chǎn)品在有效的周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響程度有一定的保護(hù)作用。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì) 材料選擇 方法研究

一、綠色設(shè)計(jì)材料選擇方法及特點(diǎn)

（一）經(jīng)驗(yàn)和傳選材方法

材料選擇從大的方向來(lái)說(shuō)就是材料的合適選擇，從小的方向就是從材料庫(kù)中挑選出符合市場(chǎng)的需要，達(dá)到產(chǎn)品功能相應(yīng)的要求，材料可以達(dá)到滿足消費(fèi)者需求，在先進(jìn)的材料選擇方法中，包含著綠色環(huán)保的方面，使其在生態(tài)環(huán)境中促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇材料通過(guò)自己的相關(guān)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，或者是自己的直覺(jué)以及本身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在一定的時(shí)間上查看相關(guān)的資料和手冊(cè)，做出最終的選擇。

傳統(tǒng)的材料選擇方法有下面幾種情況：

1.行業(yè)傳統(tǒng)選材法：涉及行業(yè)用材的方便性，行業(yè)傳統(tǒng)的選材習(xí)慣用的一種方法。

2.配方選材法：配方法曾經(jīng)在材料研發(fā)之中有過(guò)長(zhǎng)期的應(yīng)用，在經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和失敗之后才慢慢有了一定的結(jié)果，特別是在金屬材料的中的選材時(shí)候要尤其注意。這種方法由于需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、人力和物力，改早已不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求。

3.類比法選材。類比法選材就是通過(guò)1司類產(chǎn)，f，l！用材對(duì)比分析，不同規(guī)格與尺寸大小的產(chǎn)品對(duì)比分析以及國(guó)內(nèi)外產(chǎn)。兄l對(duì)比分析后進(jìn)行選材的力一法。

4.篩選法選材。師選法選材篩選法就足先經(jīng)過(guò)初步確定范>>I，然后再進(jìn)行終選得到最佳材料的選擇方法。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中材料的選擇主要考慮材料的機(jī)械性能、產(chǎn)品的使用性能（產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)要求、安全性、耐腐蝕性等）、產(chǎn)品使用的工作環(huán)境等因素的影響，或者是主要根據(jù)工程設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，往往很少考慮產(chǎn)品與環(huán)境的協(xié)調(diào)性和兼容性，具有明顯的片面性和主觀性。雖然這些傳統(tǒng)的材料選擇方法在某些領(lǐng)域或時(shí)期有它們相對(duì)的優(yōu)勢(shì)。但是，傳統(tǒng)的材料選擇方法早己不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求的事實(shí)是不可改變的。

（二）基于綠色設(shè)材料選擇的特點(diǎn)

傳統(tǒng)的材料選擇方法是基于綠色設(shè)計(jì)的材料選擇方法的基礎(chǔ)。沒(méi)有傳統(tǒng)的材料選擇方法，基于綠色設(shè)計(jì)的材料選擇方法就是空中樓閣。因?yàn)椋魏萎a(chǎn)品都必須首先滿足其使用性能、技術(shù)性、和經(jīng)濟(jì)性等基本屬性，若拋開(kāi)產(chǎn)品的根本屬性，只是片面的高談產(chǎn)品的環(huán)境性，是沒(méi)有任何現(xiàn)實(shí)意義的。只有在保證產(chǎn)品傳統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)（技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性）的前提下將環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì)融入到產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)中，并面向產(chǎn)品的生命周期全過(guò)程進(jìn)行整體優(yōu)化，刁‘能使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品滿足綠色性要求，具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

由于傳統(tǒng)的材料選擇早已經(jīng)不能充分滿足現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，所以，必須在傳統(tǒng)材料選擇的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，改變以考慮性能、經(jīng)濟(jì)原則為主的傳統(tǒng)選材思想。先進(jìn)的選材思想應(yīng)該是根據(jù)綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，遵循產(chǎn)品的功能屬性和綠色屬性的總原則，綜合考慮材料的市場(chǎng)需求情況、基本性能要求、特殊性能要求、經(jīng)濟(jì)性能要求和環(huán)境性能要素和美學(xué)性能等。

二、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中材料選擇的不足之處

傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料選擇的不足之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.所用材料品種偏多。例如一部自行車所使用的材料就有3040余種。由于僅僅考慮功能與經(jīng)濟(jì)性要求，往往使材料的種類偏多，而所用材料種類增加，不僅會(huì)增加產(chǎn)品制造過(guò)程中的負(fù)面影響，而且給產(chǎn)品廢棄后的回收處理也帶來(lái)諸多不便，造成環(huán)境污染。

2.很少考慮材料的加工過(guò)程及其對(duì)環(huán)境的影響。所選材料有的難以加工，能耗高，噪聲大；而各種有毒有害材料，如各種含鉛、鎳、鎬鋼的使用，其加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑、粉塵對(duì)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重污染，并威協(xié)操作者的身體健康。

3.所用材料很少考慮報(bào)廢后的回收處理問(wèn)題。例如現(xiàn)有各種塑料的使用，不僅種類繁多、性質(zhì)各異，使用后又很難處理，造成嚴(yán)重的白色污染。

4.沒(méi)有考慮所用材料本身的生產(chǎn)過(guò)程。材料生產(chǎn)過(guò)程往往會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，例如熱飲料杯有紙杯和聚苯乙烯杯，一般來(lái)說(shuō)紙杯對(duì)環(huán)境保護(hù)有利，但美國(guó)人霍金在對(duì)紙杯和聚苯乙烯杯的生產(chǎn)過(guò)程研究后卻得出了完全相反的結(jié)論。

5.材料選擇以功能和經(jīng)濟(jì)性為主要目標(biāo)，忽略了與材料的環(huán)境影響。例如氟里昂的大量使用導(dǎo)致了臭氧層的破壞，礦物燃料的燃燒使大氣中二氧化碳含量過(guò)高，產(chǎn)生溫室效應(yīng)等。

綜上所述，傳統(tǒng)的材料選擇方法注重性能、功能、成本上的要求，而忽視了材料的環(huán)境性能這也是目前機(jī)械產(chǎn)品環(huán)境影響巨大的原因之一。

三、綠色材料的選擇

在綠色設(shè)計(jì)的材料選擇決策中，環(huán)境因素成為一個(gè)重要角色。環(huán)境材料領(lǐng)域

的研究工作可認(rèn)為有兩個(gè)重要的分支，一個(gè)是綠色材料的開(kāi)發(fā)。另一個(gè)重要研究

分支是產(chǎn)品及其零部件的基于環(huán)境意識(shí)的材料選擇方法即分析現(xiàn)有材料對(duì)環(huán)境的具體影響特征及影響程度大小，幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行材料選擇與決策評(píng)價(jià)。環(huán)境意識(shí)材料選擇除考慮到傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的考量因素外，還要考慮到環(huán)境因素，歸納起來(lái)，有以下的基本原則：

1.使用性原則使用性能是保證產(chǎn)品完成規(guī)定功能的必要條件，在大多數(shù)情

況下，它是選材首先要考慮的問(wèn)題。使用性能主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）產(chǎn)品功能要求所選材料首先要滿足產(chǎn)品的功能和所期望的使用壽命。

（2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求對(duì)材料選擇有重要影響。

（3）使用安全要求材料選擇應(yīng)充分考慮各種可能預(yù)見(jiàn)的危險(xiǎn)。

2.選材的工藝性原則材料的工藝性表示了材料的加工難易程度。材料的工

藝性主要與材料的工程性質(zhì)和材料的加工工藝路線有關(guān)。材料的工程性質(zhì)主要包

括材料的強(qiáng)度（彈性模量、抗壓強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度），材料的疲勞特性、剛度、穩(wěn)定性、平衡性、抗沖擊性等。

參考文獻(xiàn)

[1]劉光復(fù)，劉志峰，李剛.綠色設(shè)計(jì)與綠色制造[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2016（10）：1-10.

[2]劉飛.21世紀(jì)制造業(yè)的綠色變革與創(chuàng)新[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2017，36（1）：7-10.

作者簡(jiǎn)介

趙曉彤（1989—），女，漢族，陜西西安人，研究生，助教，研究方向：產(chǎn)品設(shè)計(jì)。