新材料和新工藝在可持續(xù)設計中的應用研究

姚嵩

(常州大學，江蘇 常州 213016)

1 引言

在經(jīng)濟快速發(fā)展的21世紀，我們在享受著設計為我們帶來的便利和舒適的同時，也對未來的發(fā)展充滿擔憂。就以往的設計經(jīng)驗而言，設計師最原始的手段就是改良產(chǎn)品的功能以及外觀，這是從創(chuàng)造到成為消費品最初始的過程。從“友好地球”的角度來思考，生產(chǎn)商和設計師需要從源頭預先設想物件的最后回歸形式，選擇什么樣的材料，以及用什么樣的生產(chǎn)工藝和模具類型，直至產(chǎn)品的最后一程，都不會造成浪費?？沙掷m(xù)設計又被稱為綠色設計，綠色革命被譽為“第四次產(chǎn)業(yè)革命”，這勢必帶來材料和工藝的創(chuàng)新。在越來越重視生態(tài)和環(huán)保的今天，可持續(xù)設計的發(fā)展至關重要，新材料和新工藝在其中扮演著相當重要的角色。

2 新材料在可持續(xù)設計中的應用

2.1 新材料的重要性

隨著科學技術的發(fā)展，人們已經(jīng)不滿足于傳統(tǒng)材料，在科技研發(fā)的支持下，開發(fā)了很多新材料。新材料按其組成被劃分為以下四類：金屬材料，無機非金屬材料，有機高分子材料和復合材料。這些新材料被成功地運用于工業(yè)制造以及國防建設等方面，可以滿足一些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中對材料的高要求，比如耐高溫、耐腐蝕、防輻射的性能等。因此，新材料的研究和開發(fā)是對材料理解和應用的更高層次追求。

2.2 新材料對可持續(xù)設計的必要性

材料是設計的物質基礎。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，材料的選擇對產(chǎn)品的實現(xiàn)具有重要的作用，是非常重要的一步。不僅設計的質量會影響產(chǎn)品的質量， 材料的選用也會決定產(chǎn)品的質量。材料的不同，不僅會約束產(chǎn)品的結構，形態(tài)和尺寸，而且也會使產(chǎn)品具有不同的外觀紋理、視覺觸感、藝術效果和經(jīng)濟效益?，F(xiàn)如今，可持續(xù)設計是設計的主要趨勢，在現(xiàn)有技術條件下無法達到均衡經(jīng)濟、環(huán)境、道德和社會問題的要求時，新材料的開發(fā)與使用為可持續(xù)設計的發(fā)展奠定了強有力的基礎。

時下流行的iPhone等移動通信類產(chǎn)品，都采用無線充電技術，該技術依賴于新型工業(yè)材料，美國智能手機配件制造商KerfCase最先推出一款新型充電器，由一種復合材料和天然木材組成。木材是充電器頂部面板的原材料，而接觸面下面的支撐殼體的材質則是Covestro Maezio連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料，支撐殼體是一個一體成型構件，具有美觀優(yōu)雅的視覺體驗。在目前的市場上，無線充電器的設計并不新鮮，用于無線充電器的材料也不盡相同，該新型工業(yè)材料的組合運用，改變了無線充電產(chǎn)品的體現(xiàn)形式，為產(chǎn)品體驗的多樣化提供了不同的選擇。將優(yōu)質材料運用于產(chǎn)品設計中，從而提高用戶的使用體驗是這家公司的設計理念。在此基礎上，材料也是所有設計選擇的核心要素，通過材料的選擇反映出他們的想法。Maezio復合材料有著和木材相似的外觀，同時還具有天然的碳纖維單向紋理。并且，這種復合材料又很輕質，還具有金屬般的質感。而整個設計中最為關鍵的一點便是Maezio復合材料在整個產(chǎn)品周期結束仍然能夠繼續(xù)循環(huán)使用，循環(huán)生成短切纖維復合材料，是名副其實的可持續(xù)材料，而這款無線充電器也是一項實至名歸的可持續(xù)設計。

這種復合材料在應用于無線充電器之前已經(jīng)在家電行業(yè)投入使用了，進一步將碳纖維復合材料在工業(yè)和航空航天應用中的優(yōu)異性能擴展到高端消費品領域。促進了“高端”消費觀念的認知。不可否認的是，越來越多的新材料對設計產(chǎn)生影響。而這，恐怕就是未來我們所處時代最需要的革命。

3 新工藝在可持續(xù)設計中的應用

3.1 新工藝的重要性

材料與工藝是設計的前提和基礎，設計是將材料和工藝結合的創(chuàng)新方法，使原有的物轉變成新的更有價值的產(chǎn)品，這是材料與工藝創(chuàng)造價值的體現(xiàn)。不管哪種設計，只有當所選材料的性能和加工技藝相配對時，才能真正地實現(xiàn)設計的目的，將產(chǎn)品落實到實處。在當今，材料的創(chuàng)新越來越被重視，如何將新材料發(fā)揮出最大能效是至關重要的，新工藝就在這種條件下應運而生。很多新型材料的出現(xiàn)，傳統(tǒng)工藝已經(jīng)無法繼續(xù)適用，新工藝的發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新，對新材料的性能，質感的體現(xiàn)有著很大的推動。

3.2 新工藝對可持續(xù)設計的必要性

我們在進行任何活動的時候都會產(chǎn)生一系列的影響，不管是設計產(chǎn)品，抑或是規(guī)劃建筑，又或者是商品消費，都會產(chǎn)生不同的影響。不同的材料和工藝可以在產(chǎn)品上具有不同的視覺和觸覺體驗。當今時代科學技術的發(fā)展促進了技術的轉變，帶來了技術創(chuàng)新。新工藝帶來的不僅是材料中質感的體現(xiàn)，更重要的是對設計的思考，人類生存的探討。

例如荷蘭一家制造商，采用一種基于超大型的3D打印設備的技術，用于創(chuàng)建地板的框架。此外，該制造商使用的打印耗材也與眾不同，他們就地取材，采用當?shù)氐闹参飦砩a(chǎn)為某種塑料，并運用于3D打印材料。由于使用可回收和環(huán)保的材料，這些3D打印的地板(如圖1)產(chǎn)生很少的垃圾有時甚至一點都沒有產(chǎn)生?？萍嫉陌l(fā)展不僅可以根據(jù)個人喜好定制家具，還可以讓家具更加節(jié)能環(huán)保，不必強求用戶在在固定模式下被迫進行選擇。這些打印的地板可以匹配任何形態(tài)的空間，并且都是獨立完整的，還可以據(jù)此衍生出一系列的設計創(chuàng)作，可以從傳統(tǒng)圖案到定制圖案?？梢哉f，它是可持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)造力的完美結合。

圖1 智能3D打印地板

圖2 Anima黑碗

除了變成肥料以外，廚房垃圾還能變成什么？日本設計師Araki Kudo用他的設計告訴我們這些廚房垃圾可以轉化成餐具和容器。圖2中的碗是黑色的，安靜和平靜，就像一系列博物館的紀念珍品，完全看不出來這些珍品是以廚房垃圾為材料創(chuàng)作出來的，顛覆了用戶對可持續(xù)性餐具的保守印象。這一系列設計作品被稱為“Anima”(圖2)，所有產(chǎn)品均由碳化蔬菜廢料與動物膠混合制成。漆樹汁油漆具有抗菌作用。在創(chuàng)作過程中，古老的方法也用于調整使用米飯和豆腐的油漆粘度。設計師希望用戶能夠在日常生活中反思和改善他們的生活習慣，不斷探索新工藝在可持續(xù)發(fā)展中的重要性。

4 新材料和新工藝在可持續(xù)設計領域的意義

4.1 新材料和新工藝的商業(yè)價值

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對各種產(chǎn)品的需求量都在增加，就目前很多設計來說，設計與便宜共存，保留了產(chǎn)品最重要的功能，影響價格的幾個因素是生產(chǎn)過程、銷售過程、維修和售后以及廢料處理。前段時間，上海開始實施垃圾分類政策，使可持續(xù)發(fā)展再次成為每個人的熱門話題。如何讓我們生產(chǎn)出來的產(chǎn)品能夠實現(xiàn)從搖籃到搖籃，不留下任何對自然環(huán)境造成傷害或威脅的痕跡。同時我們設計師更加不要為了盲目追求創(chuàng)新，而丟失了真正設計產(chǎn)品的初衷。尊重以人為本，人與自然共生共存，合理利用新材料新工藝，將產(chǎn)品做到物美價廉、方便用戶使用、對生態(tài)有益，這是新材料和新工藝所帶來的商業(yè)價值，也是設計應該關注的重點。

4.2 新材料和新工藝的社會價值

隨著時間和技術加速新材料的出現(xiàn)，材料族的舊分類也需要不斷重新定義。以前用于定義材料系列的一些描述，例如塑料，金屬和木材，似乎變得越來越不準確。不管什么設計都離不開材料，沒有材料，設計就無法落實，只能是紙上談兵。對于設計師而言，不僅要開發(fā)新材料，還要更清楚地了解和理解材料的價值和屬性。只有通過熟悉材料和理解過程，才能將紙上的設計變?yōu)楝F(xiàn)實的產(chǎn)品。

與過去100年的物質革命不同，下個世紀的材料不會帶來我們在20世紀50年代看到的未來愿景。不會有一個卡通“Jetsons”風格的粉紅色未來，也不會像科幻電影一樣從我們頭頂上方飛過一架空氣動力學飛機。材料將在下個世紀變得更加多樣化，但主題是一直以來人們所堅持的，必須是來自低能耗的生產(chǎn)和使用以及材料之間的相互創(chuàng)新。例如，在未來駕駛的道路可能不僅僅是一條行車道，而且還是發(fā)電的載體；或者房間的墻壁上不僅是可以繪制喜歡的涂鴉的地方，還可以是用戶選擇最佳家居功能的界面；或者沙發(fā)不僅是傳統(tǒng)中舒適柔軟的材料，還可以變成了透明而堅硬的多功能家具，但是在入座后卻依然能覺得非常放松。材料的變革，工藝的探索一步步改變著設計的方向，引導社會正確而積極的發(fā)展和進步。

4.3 新材料和新工藝的人文價值

新型材料和加工工藝的出現(xiàn)都是在為人類創(chuàng)造更好，更適合的產(chǎn)品設計，更多考慮的是人與自然，人與社會之間，人與環(huán)境之間的密切關系，反映了新的價值觀和自然觀，而不僅僅是人的價值觀。并注重自然和自然界其他生命的價值，并在人與自然的關系基礎上設計價值創(chuàng)造。換句話說，造福人民，造福自然的價值是設計的基本價值。新型材料和加工工藝應用是實現(xiàn)人與自然和諧共處的必由之路，也是使人們更加重視可持續(xù)設計的重要工具。作為設計師更應當肩負起對社會，對自然持續(xù)健康發(fā)展的重大責任，將人與自然和諧共生，可持續(xù)發(fā)展理念融入于生活的設計中，直入人心。

5 結語

近年來，人類對環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展也越來越關心，可持續(xù)發(fā)展的理念得到大家的普遍認可，并且成為全球性的發(fā)展趨勢和方向，是國際發(fā)展不可逆轉的趨勢。在生態(tài)學認為，世界是整體的，世界是由三個部分組成的系統(tǒng)：人類—社會—自然世界是具有整體性的，就像人的身體組織一樣，是有機的，系統(tǒng)的，各部分連接在一起時相互作用，相互聯(lián)系的。就目前形式而言，人類的社會生存環(huán)境不容樂觀，正如中國的垃圾分類也刻不容緩一樣，人們對未來的擔憂已經(jīng)非常明顯，可持續(xù)設計的關注日益增高，產(chǎn)品的周期有四個部分組成：制造、運輸、使用、處置。在每一環(huán)節(jié)我們都需要竭力將產(chǎn)品的使用達到最大化，效益最優(yōu)化，可回收重復使用率達到最高，只有這樣，我們的產(chǎn)品才會超越自身成為真正的綠色設計，可持續(xù)設計。因此，當我們設計產(chǎn)品時，我們必須考慮產(chǎn)品的整個生命周期，我們必須考慮每個階段的可持續(xù)性。而制造作為產(chǎn)品的第一環(huán)節(jié)，新材料和新工藝的可持續(xù)性就顯得尤為重要，當新材料和新工藝在產(chǎn)品制造初期就具有綠色環(huán)保可持續(xù)性，這就將為后面三個環(huán)節(jié)減輕了很多負擔，尤其是在處置這一環(huán)節(jié)，可持續(xù)性的材料將顯得更加環(huán)保、綠色。