三、材质要素

三、材质要素

（一）材料的作用

在日常生活中，存在着各种各样、种类丰富的产品，它们出现在我们的周围、身边、手中，如日行万里的高铁、随处可借的共享单车、功能强大的手机等。甚至在我们身体的内部，如假牙、心脏起搏器、固定骨骼用的钢针等。这些产品为我们带来了便捷，使生活变得更丰富。而构成这些产品的是各种不同种类、不同特性的材料。

材料是各种产品的物质基础，可以说各种材料和新工艺的不断开发和利用，推动了社会的发展，推动了工业文明的进程。人们通过工艺过程，使材料具有一定的形状、结构、尺寸和表面特征，从而成了产品，并具备了远超过材料本身价值的使用价值和审美价值。这也是人类不断寻求新材料、新工艺的源动力。

在产品系统开发的过程中，材料设计环节决定着产品的功能、结构、性能、形态等要素能否达到综合预期效果。材料是多种多样的，它们有着不同的质地、色泽、性能、加工工艺，随着技术的进步，新材料也层出不穷，使产品材料的可选择性变得非常大。但是，材料最优的选择方案，能够提升产品的性能、使产品具有好的质感和外观，对于节约产品开发的成本、简化生产制造的工艺流程、保护环境都有重要的作用。可以说，是否合理地选择材料，对产品生命周期的全流程都有影响。

（二）材料的选择

材料之于设计，就像巧妇手中的食材，有了合适的食材，才能烹饪出美味的饭菜。设计师用对了材料，才能创造出兼功能与美感于一身的产品。产品开发过程中，材料的选择受多方因素的影响，如材料性能、经济条件、环境因素、科技发展、制造工艺等，设计师应把材料与产品看作一个完整的系统，从系统论的角度来对材料进行抉择与设计。材料的选择应从以下几个方面考虑。

1.质感

材料的表面呈现质感，它给人以触觉和视觉的综合印象，能够直接影响产品外观的呈现效果。任何材料都有与众不同的特殊质感，质感由材料特有的色彩、光泽、形态、纹理、冷暖、粗细、软硬和透明等多种特性形成，也可以通过不同的人为加工方法获得更加丰富的变化效果。

质感对产品系统创造的影响主要来自人的触觉感受和视觉感受。如生活中，有纹理的塑料自行车把手让人觉得抓握舒服，更能起到防滑不脱手的效果；金属精加工的锅具表面精致又干净，也能起到不粘锅、易清洗的作用；陶瓷高光的釉面呈现高级感；婴儿使用的硅胶奶瓶具有亲肤、柔和的效果；将玻璃与灯光结合运用的哈曼卡顿音响体现精致和科技的创意。这些设计是将材料的特性与产品的功能充分结合，既关注视觉效果也注重了触觉体验。材料选择过程中，对于使用者视觉与触觉感受进行分析，从而对产品质感进行设计，是产品开发过程中不可缺少的一个环节。如图4-47～图4-49所示，婴儿喂食勺子、游戏手柄、汽车防爆轮胎均使用了橡胶材料，但根据产品不同的功能需求，通过不同的加工工艺呈现出不一样的质感，质感本身也从触觉和视觉的角度反映出产品的特性。

2.材料性能

材料性能包括强度、韧度、硬度、密度、熔点、耐酸碱度、抗氧化性、导电性、热膨胀性等。

产品功能的不同，对产品性能有不同的要求。如用于踩踏的产品与用于抓握的产品受力情况不同，对材料强度的要求就不相同；用于牵拉的产品对材料的柔韧性有很高的要求，要避免断裂；穿戴设备上的材料质量要轻，要满足使用者外出长期穿戴的需要。

产品使用的环境不同对材料性能的要求也不相同。材料的选择必须能够适应环境条件的变化和周围介质破坏的情况，如室内室外环境、寒冷炎热、风吹雨打日晒、酸碱变化等。外部条件的变化会改变材料内部构造，出现褪色、风化、腐蚀、生锈等情况。通过对极端环境条件的分析，合理选择性能适合的材料，能够最大化发挥产品的功能、增长产品使用的寿命、节约部件损坏后维修更换的成本。(https://www.daowen.com)

3.材料的工艺

材料的工艺包括加工成型工艺和表面处理工艺，不同材料有不同的工艺。在材料选择过程中，要充分了解各种材料的工艺过程，不要出现一味只强调材料特性而工艺无法完成的情况。

材料工艺还与产品开发成本相关，过于复杂的工艺流程会影响产品生产的进度、增加工人的劳动时间和不必要的资源浪费。材料的工艺与环境因素关系密切，有污染的工艺流程会对环境造成污染，增加环保成本，所以，在选择材料时还应综合考虑材料的工艺，尽量选择环保工艺的材料。

4.材料与环境

工业生产对人类环境造成了很大的破坏，设计师要关注环保问题，具备高度的环保意识，在设计环节充分考虑环境保护问题，尤其是材料选择的环节。

产品在生产、使用、回收过程都应尽可能少地产生污染。从材料选择的角度来考虑环境保护问题，应该在设计最早阶段就考虑材料的选择是否会对环境造成影响。

选择适合产品功能用途的材料，按实际的功能要求标准对材料进行选择。过高标准的材料可能出现不必要的材料性能浪费，或会造成因一味追求高标准使工艺过于复杂而对资源造成的浪费。

充分考虑材料回收利用问题。材料二次甚至更多次的利用能够有效提高资源利用率，回收利用过程要考虑材料的特性及设计回收材料再利用的产品形式。如欧洲一个设计师小组利用塑料瓶、塑料袋、玩具和包装材料经粉碎、压缩制成的材料生产了一系列实验性的产品，其中包括街头及家庭用的垃圾箱。这个案例很好地利用了回收材料的特性。

在选择产品材料时，也应考虑产品在使用中和弃用后是否产生危害。如一些装修材料会释放有毒物质，电池废弃后会对自然环境造成污染。

（三）材料节约原则

无论是从产品成本的节约还是从环境保护的角度，产品开发过程中材料的节约都是非常有价值的。从设计师的职能角度来实现材料节约目标，可以从以下几个方面着手。

（1）为设计作减法。一般而言，设计越简单，所用的材料越少。但是要综合评价设计简化后是否会产生额外环节的隐形浪费。

（2）优化产品造型设计，避免纯粹装饰性的造型。

（3）产品微型化。随着电子元器件越做越小，不少产品的体积大幅缩小，产品体量的减少能够大幅减少材料的使用。产品的微型化有时也是产品创新的一个方法。

（4）产品的多功能化。将不同产品的功能集成为一体，可以减少空间的占用，并相应减少材料的用量。比如集成灶的设计构想。但是，多功能的选择要综合考虑需求情况，避免出现功能过剩的产品，从而造成浪费。