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现代工业设计常用材料,很实用!

 dongchang 2015-02-17

  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。

  黑色金属

  碳素钢:也称碳钢,是一种含铁元素合金。碳钢根据含碳量的多少分为许多等级,从低成本的铸铁——坚硬而脆的金属,很容易生锈,经常使用在建筑工业和钻油设备中——到高碳钢,非常坚硬适合做工具。碳钢极易回收,并且价格相对低廉,没有任何金属能够像碳钢一样具有集强度、韧性和易制造于一体的特性。

  不锈钢:一种坚硬、高强度、具有高度抗锈性和延展性(机械特性用来描述金属延伸,而不会造成断裂的形变能力),并完全可回收的合金。不锈钢的生产成本较高,适合制造室外用品或那些对表面要求较高的产品,设计师需合理使用以发挥最佳效用。


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  有色金属和合金

  铝:使用最广泛的金属之一,主要特性是坚硬、轻质和具有良好的延伸性。铝是除钢之外使用最多的金属,在许多器具的制造方面替代了钢的使用,例如骑车车身以及宇航空间设备。提炼铝需要大量的能源,但是很容易回收,成本也相对低。

  铜:可锻造(在压力下可形变)的金属,易回收、制造,具有延伸性、易导热的特点,通常用于制造电子导线和铅制品。

  铅:具有毒性,但同时也具有良好的延伸性的可锻造金属。铅的密度非常大,经常用于制造产品的配重器,例如悬臂灯。


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  镁:坚硬且质轻,经常使用在制造高性能合金产品中,例如高性能自行车车架。同样的电脑机箱镁制的会比铝制的轻30%。提炼镁的能源消耗较大,但是却很容易高效回收。

  镍:非常坚硬、可锻造、具有延展性,并具有磁性特征,属于抗氧化的惰性金属,所以常镀铬在其他金属表面。一些人的皮肤对镍很敏感,会对不锈钢中的少量镍,如不锈钢表面,引起过敏反应。

  贵金属:从金、银到铂,这些金属会增加消费产品的价值。金仅仅是一种化学性很稳定的金属,只是因为历史上一直被看做是最具有价值的金属,才变得价格昂贵。


  贵金属

  锡:具有可锻造性、延展性、抗腐蚀性的金属,经常被使用在金属涂层,例如锡罐上。

  钛:属于抗腐蚀性金属,具有非常高的强度和重量比,经常用于高性能产品上,例如赛车。从矿石中提取的钛非常昂贵,价格相当于铝的十倍。

  锌:这是一种通过熟知的镀锌技术,经常被用作保护涂层的金属,易清洁、成型,具有抗酸碱性,适合应用在例如酒吧台面上。


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  塑料

  塑料在日常生活中随处可见,时常被冠以廉价材料的代名词。事实上自1862年被发明以后,塑料就在许多领域以高性能、低成本迅速成为金属的替代品,而今天塑料的使用更加广泛,并逐渐使用在高质量的产品制造中。

  最近发明的生物塑料,是由淀粉或聚乳酸制造而成,不久的将来可能还会从家用垃圾中提炼高分子聚合物。其中主要有两种塑料高分子结构:热塑性塑料,即遇热会变软、熔化;热固性材料,即遇热则更加坚硬。


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  热塑性塑料

  丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS):这种高分子聚合材料在所有高分子材料中具有最高的抗冲击性,是重要的消费类产品设计材料。

  设计师需要善于利用这种材料的抗冲击和机械强度的耐用特性。ABS塑料很容易模压生产,只有某些级别的特殊产品呈现透明状态,并可以回收。

  丙烯酸:这种透明的材料就是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),俗称亚克力或有机玻璃,具有良好的硬度和强度,经常作为玻璃的替代品,制造灯具、飞机窗户、眼镜片等透明产品,可以回收并且无毒。

  四氟乙烯(ETFE):这是一种抗磨损材料,因其具有良好的化学性和热性能,最常用在食品包装上,并以透明或者不透明两种形式呈现。


  尼龙手套

  尼龙:这是一种最早实现商业化使用的高分子材料,即聚酰胺(PA),是一种弹性的聚酰胺塑料,具有抗化学性和抗水性。PA塑料可以被抽成线,经常作为人造布料代替丝绸。

  聚碳酸酯(PC):这是一种耐用、坚硬的高分子材料,呈现透明或不透明两种形式。PC塑料的生产成本高,但是具有超强的抗冲击性,是高性能产品的首选,例如机械齿轮、汽车保险杠,以及透明的防爆盾牌。

  聚乙烯(PE):这是一种具有弹性的材料,因为其惰性、高度的抗水性、低廉的价格,而经常使用在瓶盖制造上,以及在医疗应用中代替人体骨骼。PE塑料极易被回收,可一旦被污染了,就只能焚化处理。


  聚乙烯板

  聚丙烯(PP)这是一种蜡状材料具有很好的抗化学性,经常使用在包装以及旋转磨具产品上。相比较更加昂贵的“高技术”高分子材料,PP塑料低成本、易回收,质轻且具有延展性的特点,但是缺乏强度性。

  聚苯乙烯(PS):这是一种使用普遍的塑料之一,其基本的固态形式具有非常广泛的应用,例如一次性餐具、CD盒、电子产品外壳。在经过发泡处理后,发泡聚苯乙烯(EPS)还可以用作绝缘件、包装材料和发泡酒杯等。发泡聚苯乙烯(EPS)密度低、不可回收,是主要的污染材料。

  聚氯乙烯(PVC)这种材料最常用的方式就是加入塑化剂制造塑料装饰品。而未经处理的聚氯乙烯(UPVC)则是一种坚硬、脆性高的不透明材料,也是一种特别有害的高分子材料。因为它在分解的过程中会释放大量有毒化合物,导致环境污染,所以环保部门正积极响应停止生产这种材料。


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  热固性材料

  环氧基树脂:这是一种透明、持久而坚固的材料,常被用作环氧基树脂粘合剂、表面涂层,或者作为树脂材料完全注入合成纤维,例如纤维玻璃和碳纤维。环氧基树脂无法回收,但是可以分解后作为填充剂填充金属。

  树脂(PET):这是一种抗热且抗水性材料,具有良好的机械特性,用于制造许多产品,例如胶片、纺织材料和瓶子。与同样的玻璃瓶相比,由PET塑料制造的瓶子更轻,并且生产时不需要耗费太多能源。这种材料可回收生产纤维和毛毡,制造衣物和地毯等。

  聚氨酯(PU)这是一种优质的绝缘材料,可以通过发泡而成为具有弹性或坚固的垫子。不同等级的PU塑料具有不同的应用领域,可制成柔软且具有弹性的莱卡面料,以及质地坚硬的轮胎和车轮等。


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  木材

  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。

  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。

  木材再加工

  木料的制造在20世纪60年代曾经历了一次刨花板的发展革命,将木头刨碎、重组制成质地更加均匀、各向同性的材料,例如胶合板和中密度纤维板(MDF)。


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