產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料的選擇

陳 琳 吳 瓊

南京工業(yè)大學(xué)

材料是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，沒(méi)有材料支撐的設(shè)計(jì)將會(huì)永遠(yuǎn)停留于概念的階段，設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)材料的支撐，而設(shè)計(jì)可以激勵(lì)材料科學(xué)地發(fā)展。材料與設(shè)計(jì)的關(guān)系非常緊密、相輔相成。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮材料本身性能與特點(diǎn)、工藝條件、成本、資源以及對(duì)消費(fèi)者的心理影響。

一、產(chǎn)品造型中材料的特性

（一）物理特性

材料的強(qiáng)度、彈性、可塑性、韌性、硬度、耐磨性都會(huì)影響到產(chǎn)品的使用壽命，其中材料的抗壓、抗拉強(qiáng)度直接表現(xiàn)為產(chǎn)品能接受的最大破壞作用力；彈性主要表現(xiàn)為在外力作用下發(fā)生的形變，在取消外力后材料是否恢復(fù)為原狀；韌性通常呈現(xiàn)在軟質(zhì)金屬、塑料、橡膠中；耐磨性則是材料對(duì)磨損的抵抗力。

（二）耐候性

環(huán)境耐候性是指材料所處的環(huán)境不同，不同的環(huán)境因素都會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生不同的影響，一般表現(xiàn)為耐熱性、耐燃性、耐火性、耐腐蝕性、抗氧化性等。航天航空領(lǐng)域所需要的材料都用于極端環(huán)境下，需要耐高溫的同時(shí)又散熱快的陶瓷作為材料，高溫陶瓷的密度低、高溫性能好，極佳的耐溫性使得陶瓷被應(yīng)用于航空、外太空與汽車行業(yè)中。

智能快遞柜在小區(qū)隨處可見(jiàn)，作為戶外公共設(shè)施，快遞柜一般露天擺放，風(fēng)吹雨淋，這就要求其材料本身能夠承受環(huán)境的考驗(yàn)。薄鋼板雖彈性、韌性較差，但硬度大、耐磨性好，可以避免柜體傾倒的問(wèn)題，且不易污損，易于保持表面的清潔，因此鋼板成為此類產(chǎn)品的首選材質(zhì)。

（三）加工成型性

不同的材質(zhì)有不同的加工方法，其中金屬材料主要成型方法包括鑄造、塑性加工、焊接等；塑料則有注塑、吹塑、擠出成型等多種成型方式；陶瓷制品一般包括原料配制、坯體成型、窯爐燒制三個(gè)工序；玻璃多壓制成型、吹制成型、拉制成型等；木質(zhì)材料一般為鋸削、刨削、拼接等。在產(chǎn)品選擇材料時(shí)，加工成型的方法是否煩瑣、成本是否過(guò)高都需要考慮，如塑料易于加工，可以通過(guò)加工工藝制造出多種不同形態(tài)，具有可用模具生產(chǎn)、顏色豐富、方便大批量生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)。

（四）表面工藝性

材料的表面工藝處理會(huì)加強(qiáng)材料的各項(xiàng)性能，提高材料的壽命和觀賞性，起到防腐蝕、防污染作用，選擇正確的材料與表面工藝是提升產(chǎn)品使用感受的重要步驟。同種材料通過(guò)不同的表面工藝會(huì)獲得完全不同的視覺(jué)效果，不同的材料通過(guò)表面工藝也會(huì)產(chǎn)生相同的視覺(jué)效果。

（五）感覺(jué)特性

不同材料往往帶給產(chǎn)品不同的感受，質(zhì)感由材料的色彩、光澤、紋理、形態(tài)、冷暖等多方面因素展現(xiàn)，同一種材料通過(guò)不同的加工工藝會(huì)展現(xiàn)出不同的質(zhì)感，不同的材料通過(guò)特殊的加工工藝也能使其質(zhì)感看似相同。

質(zhì)感按照人的生理與心理感受，分為視覺(jué)質(zhì)感與觸覺(jué)質(zhì)感。材料的視覺(jué)質(zhì)感是通過(guò)視覺(jué)即眼睛所感知到的材料的表面特征，如看到石頭便覺(jué)得堅(jiān)硬，看到玻璃便知道易碎。材料的觸覺(jué)感知是人們通過(guò)手或是皮膚與材料進(jìn)行接觸而感受到的材料特性。不同材料的溫度、硬度、黏性等也各不相同，因此不同的材質(zhì)也給人不同的觸覺(jué)感受，如痛覺(jué)、溫覺(jué)、光滑、粗糙等。由于人們長(zhǎng)期將視覺(jué)感知與觸覺(jué)感知相結(jié)合，使得視覺(jué)感覺(jué)偶爾帶有欺騙性、不真實(shí)性。產(chǎn)品材料的選擇可以利用各種工藝手段，通過(guò)視覺(jué)感受達(dá)到觸覺(jué)感受的錯(cuò)覺(jué)，以此來(lái)提升產(chǎn)品質(zhì)感、降低成本，讓產(chǎn)品從視覺(jué)上達(dá)到另一種材質(zhì)的效果。

1.形態(tài)美

不同材形的同種材質(zhì)通常給人不同的感受，不同的材形有不同的特性。線材具有較好的韌性；面材具有較好的彈性和抗壓能力，但不如線材節(jié)省成本；塊材承受能力、抗沖擊能力都較強(qiáng)，不易受力變形，但是彈性、韌性較差。一般產(chǎn)品造型都要綜合運(yùn)用，以此滿足視覺(jué)的層次感，達(dá)到美的形式原理。

2.色彩美

色彩無(wú)法游離于材質(zhì)之外。色彩具有襯托材料特性的作用，是富有感性的設(shè)計(jì)元素之一。無(wú)論是材料本身固有的色彩還是后期人為上色，都會(huì)大幅度增加材料的美感。色彩也需要按照色彩設(shè)計(jì)的規(guī)律合理地進(jìn)行組合與協(xié)調(diào)，以此產(chǎn)生明度、色相、冷暖的對(duì)比，給人眼前一亮的視覺(jué)效果。

3.肌理美

材料肌理的應(yīng)用與色彩同樣重要。肌理雖然只存在于產(chǎn)品的表面，但對(duì)產(chǎn)品的外觀影響極大，不同的肌理效果會(huì)使同一產(chǎn)品有截然不同的視覺(jué)效果。肌理在產(chǎn)品中的運(yùn)用不僅增加了產(chǎn)品整體的美觀性與趣味性，也增加了產(chǎn)品的功能性。例如，電鉆在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生劇烈的抖動(dòng)，因此手柄處便使用橡膠材料并設(shè)計(jì)了一定的凹凸紋理，以此來(lái)增加手部摩擦力，防止使用時(shí)滑落等問(wèn)題。

4.光澤美

視覺(jué)是人們判定材料的主要方式，我們通過(guò)眼睛看到材料的色彩、肌理，也能看到材料的光澤。玻璃透光便能反射出各樣的光線，使產(chǎn)品晶瑩剔透；塑料透光性好，常用于燈具制作且輕便易于懸掛；金屬雖本身不透光，但反射性極佳，給人生動(dòng)、活潑的感受。合理地使用具有光澤感的材料會(huì)讓產(chǎn)品產(chǎn)生豐富的效果。

二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料的選擇

（一）實(shí)用功能需求

材料的選擇必須要滿足產(chǎn)品的基本功能、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求。使用性能是完成規(guī)定性能的條件，是材料選擇首要考慮的問(wèn)題。不同材料有不同的加工方式，也有不同的特性與作用。金屬材料硬度強(qiáng)，加工難度高于塑料、陶瓷等常規(guī)材料，在制作一些需要彎曲的產(chǎn)品造型外觀時(shí)，應(yīng)選擇可塑性強(qiáng)、工藝方便的材料。

（二）安全舒適需求

對(duì)于產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，保證其使用安全是它的先決條件。安全是產(chǎn)品的基本要素，材料的選擇應(yīng)充分預(yù)見(jiàn)可能會(huì)出現(xiàn)的危險(xiǎn)，如機(jī)床內(nèi)部零件老化導(dǎo)致機(jī)器故障；商店的櫥窗玻璃應(yīng)該選擇不易碎的鋼化玻璃，以防止重物敲擊發(fā)生玻璃碎裂的意外事故；高樓的建造就需考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要選擇能夠承重、韌性高的材料。

（三）經(jīng)濟(jì)需求

產(chǎn)品選用材料必須考慮產(chǎn)品的制造成本，產(chǎn)品制造成本包括材料本身的價(jià)格和生產(chǎn)有關(guān)的一切費(fèi)用，其中材料的價(jià)格是選材的重要因素，在保證產(chǎn)品基本需求的情況下選擇價(jià)格低廉的材料才能獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，使產(chǎn)品獲得更大的競(jìng)爭(zhēng)力。

（四）造型美觀需求

外觀是材料選擇必須考慮到的因素，材料影響著產(chǎn)品的表面色彩、紋路、光澤，也影響著后期的加工工藝。合適的材料會(huì)讓產(chǎn)品的外觀更加美觀。了解用戶對(duì)不同材質(zhì)的直觀感受才能更精確地選擇出合適的產(chǎn)品材料，常見(jiàn)材質(zhì)有金屬、木材、陶瓷、塑料、皮革、玻璃、石材。針對(duì)不同材質(zhì)，面向50位工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)研，描繪出他們對(duì)材質(zhì)直觀感受的詞語(yǔ)，并對(duì)調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，以此來(lái)獲得用戶對(duì)于不同材質(zhì)的心理感受。

通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷數(shù)據(jù)與詞頻分析，將各種材質(zhì)給人的心理感受的詞語(yǔ)進(jìn)行頻率由高到低總結(jié)。雖然不同的調(diào)研用戶其個(gè)性與文化有差異，易對(duì)材料產(chǎn)生不同的認(rèn)知，但是共有感覺(jué)仍然占主要部分，見(jiàn)表1。

表1 材質(zhì)的感覺(jué)特性詞匯分析

（五）可持續(xù)化需求

美國(guó)設(shè)計(jì)理論家維克多·帕帕奈克大力倡導(dǎo)在設(shè)計(jì)產(chǎn)品、工具和社區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，設(shè)計(jì)師要具有社會(huì)和生態(tài)責(zé)任感。一種產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程、使用過(guò)程包括后期廢棄處理中都應(yīng)當(dāng)秉持綠色環(huán)保理念，盡量降低對(duì)環(huán)境的破壞，選擇破壞性低、可降解、可回收利用的材料。

三、結(jié)語(yǔ)

材料是產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)，不僅可以表達(dá)產(chǎn)品的基本功能，還能通過(guò)不同的材質(zhì)賦予產(chǎn)品情感，不同的材質(zhì)也能展現(xiàn)不同的美感。在現(xiàn)今快節(jié)奏的時(shí)代背景下，合適的產(chǎn)品材料選擇會(huì)讓用戶的心理感受與體驗(yàn)得到提升，也更能滿足用戶的個(gè)性需求。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中要充分了解不同材料所呈現(xiàn)的特性，選擇最適當(dāng)?shù)姆绞揭源俗尞a(chǎn)品與材料發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì)。