带你畅游材料的海洋

如果说设计师赋予设计作品以灵魂,

那么材料则赋予设计作品以生命。

材料在工业设计发展历史长河中,扮演着重要的作用。对材料的认识和掌握是实现产品设计的前提和保证。一个成功的产品,在设计过程中必须考虑材料的适用性,需要依据产品的功能和外观的需求选择适当的材料,了解它们的结构与形式,确立其组合方式等。这就要求产品设计师对材料特性、典型用途及成型工艺有一定的了解。

因此对于学习或从事工业设计的设计师来说,了解“材料”也是非常必要的。就像画画时你不了解颜料怎么能画好呢?

接下来小编将为大家介绍一下工业设计中常用的6种材料。


金/属

金属的发现、冶炼与使用,标志着人类历史的进程,使人类在漫漫历史的长河中不断地改变自身的生活。从常见的易腐蚀的金属铜,到昂贵的稀有抗腐蚀金属金和铂,金属为设计师打开了一道材料之门,丰富的资源启发了设计的创新。

金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。按照分子结构,可以将金属分为纯金属和合金两种;按照冶金方法,可以将金属分为黑金属和有色金属。

因其有优异的工艺性能和使用性能,能够按照设计师的设计构思实现产品的多种功能与造型,广泛应用于工业设计中,成为现代工业的支柱材料。

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材料特性:

  • 具有特有的颜色,良好的发射能力,硬度大、强度大、密度高、熔点高,透明性及金属光泽

  • 具有良好的延展性。如:的金、铂,常温下呈液态的汞等

  • 表面工艺好

  • 导电性和导热性

  • 金属还具备活泼的化学性质,例如大多数金属可与氧气、酸溶液、盐溶液等发生化学反应。

  • 合金相对于金属而言,具有更好的耐腐蚀性、硬度,并且强度更大,熔点更低。

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玻/璃 

玻璃是一种透明,强度硬度颇高,表面平滑不透气的材料。因其通透的观感和顺滑的触感,以及它流露出的高雅、现代、时髦、干净、自由的情感色彩,深受国内外顶尖设计师的青睐,给设计师提供了无限的设计可能性。

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材料特性:

  • 各向同性:玻璃的分子排列是无规则的,其分子在空间中具有统计上的均匀性。在理想状态下,玻璃的物理、化学性质(如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热率、电导率等)在各方向都是相同的。

  • 无固定熔点:因为玻璃是混合物,非晶体,所以无固定熔沸点。玻璃由固体转变为液体是一定温度区域(即软化温度范围)内进行的,它与结晶物质不同,没有固定的熔点。玻璃的这一特性使它可用吹、拉、压等多种方法成形。

  • 组成和性能的可调性:玻璃的性能可随其成分在一定范围内发生连续和逐渐的变化。而晶体则具有固定的成分和确定的性能。这样,我们就可以调节玻璃的成分,使它的性能满足使用的要求。


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塑/料

塑料,相信大家都不陌生,其主要成分是树脂,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。经过百年的发展,塑料已经渗入到我们生活的方方面面,在现代工业设计中占据非常重要的地位。塑料是现代材料的代表,优势与劣势一样鲜明,但随着科技的进步,塑料的性能越来越易于调控,优势越来越明显,在设计行业中的应用也越发广泛,时刻提醒着设计师们要重视它的地位。

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材料特性:

料的种类很多,每一种都有其特有的性能,但通常来说,此类材料普遍具有以下共同的属性:

  • 质轻和强度高

  • 化学性稳定,不会锈蚀;

  • 优异的电器绝缘性能

  • 优良的耐磨性、减磨性和自润滑性

  • 良好的消声性、吸震性及耐冲击性

  • 具有较好的透明性华为独特的造型工艺性

  •  加工成本低

  • 大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧

  • 尺寸稳定性差,容易变形

  • 多数塑料耐低温性差,低温下变脆;容易老化;某些塑料易溶于溶剂。

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木/材

木材的使用历史悠久,木材的种类繁多,不同的密度和质地可表现出完全不同的美感,也可采用不同的加工方法。

从家具到地板,木材的创意使用也成为了设计领域的热门话题,例如以竹子为材料的产品,具有独特的可能比金属更高的拉伸强度,这正是得益于竹子的独特纤维结构。

木材用于建筑、工业、交通、民用、农用等多个领域。常用的木材包括原木和人造板材。原木是指伐倒的树干,经过去枝去皮后按规格锯成一定长度的木料;人造板材是利用木材在加工过程中产生的边角废料,混合其他纤维制作成的板材。

然而随着人类对木材需求的不断增加,大量的使用浪费令森林资源逐渐受到威胁。设计师逐渐意将木材作为提升产品附加值的方法。

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材料特性:

料的种类很多,每一种都有其特有的性能,但通常来说,此类材料普遍具有以下共同的属性:

  • 质轻和强度高

  • 化学性稳定,不会锈蚀;

  • 优异的电器绝缘性能

  • 优良的耐磨性、减磨性和自润滑性

  • 良好的消声性、吸震性及耐冲击性

  • 具有较好的透明性华为独特的造型工艺性

  •  加工成本低

  • 大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧

  • 尺寸稳定性差,容易变形

  • 多数塑料耐低温性差,低温下变脆;容易老化;某些塑料易溶于溶剂。


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    陶/瓷

    陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷。普通陶瓷是指用天然硅酸盐矿物,如黏土、长石、石英、高岭土等为主要材料经高温烧制而来的制品,通常包括陶器、炻器和瓷器;特种陶瓷通常认为是采用高度精选的原料,具有能精确控制的化学组成,按照便于控制的制造技术加工的,便于进行结构设计,并具有优异特性的陶瓷。

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    材料特性:

    不同陶瓷之间特征差异比较大,尤其是普通陶瓷与特种陶瓷之间。

    普通陶瓷的特性:

    • 高温烧制,不掉色,不吸水,不变形,易清洗,

    • 有些陶瓷可适用于微波炉,对人体无毒无害;机械强度高;

    • 耐磨、耐腐蚀性好、耐稳定性好

    • 价格低廉;

    • 产品环保无污染

    • 脆性大,耐冲击力低,易碎;

    • 陶瓷的生产工艺是先成型后烧制成制品,工艺流程一般都很复杂。对已烧制成的陶瓷进行再加工一般较困难,且产品不易回收利用等。

    特种陶瓷的特性:不同种类的特种陶瓷有不同的特性

    • 氧化锆陶瓷具有极佳的强度及断裂韧度;超硬,超耐磨性;化学稳定性极佳;耐高温,可至2400摄氏度;致密;低导热性。

    • 氧化硅陶瓷摩擦力比钢低80%;比钢坚硬3倍;比钢轻60%;运转时温度比钢低等等。

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    复/合/材/料

    复合材料主要是指由两种或两种以上材料混合而成的工程材料。高分子符合材料是由长纤维与热固性树脂基复合而成的,具有非常坚硬的特点,是20世纪最伟大的合成材料之一。纤维承载着负荷,同时复合成分为纤维提供韧性和保护。而且用于合成材料的树脂具有刺激性,生产过程中产生的蒸汽也具有毒性。

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    材料特性:

    • 可设计性

    • 有利于最大限度地发挥材料的作用,减少材料用量,满足特殊性能需求

    • 具有鲜明的时代感

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    随着技术的发展,越来越多的新材料、新工艺被研发出来,并运用于实际的产品设计中。工业材料品种的增多,材料之间的链接方式就会随之增加,设计成本也会提高,设计师应考虑到成本因素,并根据产品的特性和设计需求选用合适的材料工艺。基本功能相同的产品,由于采用了不同材料和加工工艺,就可以带来巨大的形态变化,随后带来的是使用变化和精神功能的变化。