材料与环境

第四章材料与环境4.1环境意识环境意识作为一种现代意识，已引起了人们的普遍关注和国际社会的重视。20世纪下半叶是人类历史发展的黄金时代，随着科技和经济的高速发展，工业化大生产与高科技结合产生空前巨大的社会和经济效益，使人们在饱尝工业文明带来的甜头后，也不得不吞下生态环境遭到破坏这颗自己种植的苦果。从1970年至1995年的25年间，人类消耗了地球自然资源的1／3。现实要求人类从节约资源和能源、保护环境和社会可持续发展的角度出发，重新评价以往研究、开发、生产和使用材料的活动；改变单纯追求高性能、高附加值的材料而忽视生存环境恶化的做法；探索发展既有良好性能或功能，又对资源和能源消耗较低，并且与环境协调较好的材料及制品。图4-1为材料的“生命周期’’示意图。第四章材料与环境4.1环境意识第四章材料与环境4.2绿色设计绿色设计的基本思想就是维护地球绿色生态环境的设计，就是在设计阶段将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求产品对环境的影响最小。如图4—2所示。第四章材料与环境4.2绿色设计基本特征绿色设计是指在产品整个生命周期内以产品环境属性为主要设计目标，着重考虑产品的可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等功能目标，并在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本功能、使用寿命和经济性等，突出了“生态意识”和“以环境保护为本位“的设计观念。1、环境协调性2、价值创造性3、功能全程性第四章材料与环境4.2绿色设计基本原则——6R原则1．研究(Research)重视研究产品的环境对策，着眼于人与自然的生态平衡关系，从设计伦理学和人类社会的长远利益出发，以满足人类社会的可持续发展为最终目标，详尽考察研究新产品生命周期全过程对自然环境和人的影响，即在设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。2．保护(Reserve)最大限度地保护环境避免污染，尽可能减缓由于人类的消费而给环境增加的生态负荷，减少原材料和自然资源的使用，减轻各种技术、工艺对环境的污染。3．减量化(Reduce)这一原则的目标是减少物质浪费与环境破坏，包括：产品设计中的减小体量，精减结构；生产中的减少消耗；流通中的降低成本与消费中的减少污染。第四章材料与环境4.2绿色设计基本原则——6R原则4.回收(Recycling)内容有：一通过立法形成全社会对资源回收与再利用的普遍共识；二通过材料供应商与产品销售商的联手建立材料回收的运行机制；三通过产品结构设计的改革，使产品部件与材料的回收运作成为可能。5．重复使用(Reuse)两个层次为：一是将废弃产品的可用零部件用于合适结构中，继续发挥其作用；二是更换零部件，使原产品重新返回使用过程。产品重复使用的频率越高，越是降低了废弃物产生的速率。6．再生(Regeneration)内容有：一通过回收材料并进行资源再生产的新颖设计，使得资源再利用的产品得以进入市场；二是通过宣传与产品开发的成功，使再生产品的消费为消费者接受与欢迎。第四章材料与环境4.2绿色设计绿色观念产品设计的绿色观念由四个层次组成(图4-3)。第一层为目标层，以设计出绿色产品为绿色设计的总目标；第二层为绿色设计的内容层，包括绿色产品的结构设计、环境性能设计、绿色设计的材料选择和资源性能的设计；第三层为绿色设计的主要阶段层，即实现绿色设计内容所考虑的主要过程，包括产品生产过程、使用过程和回收处理过程等产品生命周期各阶段；第四层为设计因素层，即绿色设计过程应考虑的主要因素，包括时间、成本、材料、能量和环境影响等。第四章材料与环境4.2绿色设计绿色观念在产品的设计中，应采取“从开始就要想到终结”的绿色设计观念，即设计时就让产品在整个生命周期内不产生环境污染的策略，而不是产品生产污染后再采取措施补救的策略。第四章材料与环境4.2绿色设计绿色观念针对产品绿色设计的观念，设计师应考虑以下几方面：①安全性：设计不能危及使用者的人身安全及正常的生态秩序，产品的使用要充分考虑到对人的安全性和对环境的无污染性。因此要慎重选材，放弃或减少使用任何带有毒副作用的设计材料、粘接剂、印刷油墨以及其他的配件等。②节能性：世界上各类资源日趋贫乏，人类的任何一种行为都应考虑到节约能源与资源，未来的设计应以减少用料或使用可再生的材料为基础，加强材料、能源以及其他资源的使用效率，提高产品效能，延长产品的生命周期，降低产品的淘汰更换率。尽量采用节能新技术和省料新工艺，减少不必要的造型装饰。第四章材料与环境4.2绿色设计绿色观念③生态性：应考虑到设计对环境保护所起到的重要意义，努力避免因设计不当和选材的失误而造成的环境污染与公害。对此，人们应提倡使用无害于环境的材料和在自然环境下易降解、易于回收的材料。④社会性：设计是日寸代文化的一种表征，任何设计都应考虑到对社会模式、文化价值观、伦理道德及精神领域等诸方面的影响。积极适应消费者的环保心理，树立绿色消费意识，建立绿色灯罩采用PVC或PP的再生塑料。此款灯具的设计充分体现了产品绿色设计的理念，其灯座采用回收的饮料罐，灯罩采用PVC或PP的再生塑料。第四章材料与环境4.2绿色设计发展方向1、绿色产品的设计产品的简约设计产品的可拆卸设计2、绿色包装的设计无包装设计再利用包装3、绿色能源的开发4、创造有生命力的材料第四章材料与环境4.3绿色材料主要内涵绿色材料(又称环境协调材料、生态环境材料、环境材料)是指具有良好使用性能，对资源和能源消耗少，对生态环境污染小，可再生利用率或可降解循环利用率高，在材料的制备、使用、废弃及到再生循环利用的整个过程中，都与环境协调共存的材料。三个明显特征：①先进性：发挥材料的优异性能，为人类开拓更广阔的活动范围和环境；②环境协调性：减轻地球环境的负担，提高资源利用率，对枯竭性资源的完全循环利用，使人类的活动范围同外部环境尽可能协调；③舒适性：使人们乐于接受和使用，使活动范围中的人类生活环境更加繁荣、舒适。第四章材料与环境4.3绿色材料典型的绿色材料1、生物降解材料一类是淀粉基热塑性塑料制品，另一类是脂肪族聚酯塑料制品。2、循环与再生材料例如，各种废旧塑料、农用薄膜的再生利用，铝罐、铁罐、塑料瓶、玻璃瓶等旧包装材料的回收利用，冶金炉渣的综合利用，废旧电池材料、工业垃圾中金属的回收利用等，正在进行工业化规模的实施。3、净化材料①陶瓷过滤器：②吸附材料：③有害气体转换技术：④废水净化材料。4、绿色建筑材料①基本型：②用废弃物型的建材：③节能型建材：④健康型材料：⑤抗菌材料：5、绿色能源材料指洁净的能源，如太阳能、风能、水能以及废热和垃圾发电能源。第四章材料与环境4.4材料选择对环境保护的考虑1、选用适合产品使用方式的材料，对各种材料的种类、使用量和使用条件等都加以严格的限制。提高产品效能，延长产品生命周期，减低产品的淘汰率。2、减少使用材料对环境的破坏和污染，避免使用有毒、有害成分的原料。3、材料使用单纯化、少量化，尽量避免多种不同材料的混合使用，限制产品中所使用材料种类。4、尽量选用可回收再生或重复使用的材料，避免抛弃式的设计，减少垃圾的产生，提倡易拆卸的结构，标明部件中所使用的材料名称，明确标示回收标志，使消费者能明确了解回收的材料类别，进行垃圾分类，以便回收再利用，以利于资源的再循环利用。5、选用废弃后能自然分解并为自然界吸收的材料。6、减少不必要的表面装饰，尽量选用表面不加任何涂饰、镀覆、贴覆的原材料，便于回收处理和再利用的目的。利用废旧塑料为原料制作的椅子图4-7为荷兰设计师托德·布恩吉(TordBoonii)设计的玻璃水具，设计者根据设计目的对玻璃废酒瓶进行新的利用，用薄壁的瓶子做水杯，用厚壁的瓶子做水瓶。设计中将废长颈瓶进行清洗并去除标签，用金刚石刃的台锯切去瓶颈，在切割后用砂轮对粗糙的瓶口进行倒角、抛光等修整，然后再将壶身加工成磨砂面。图4-8为采用铝材制作的座椅，表面不经任何处理，极易回炉再利用。同时，材料本身的质地也给人粗犷、自然、质朴的特殊美感。第四章材料与环境4.5影响材料选择的环境因素(1)冲击与振动(2)温度与湿度(3)人为破坏(4)火灾危(5)生物危害(6)污损(7)气候影响(8)噪声