论文部分内容阅读
材料产业作为国民经济的基础和先导,一方面为国民经济、国家工业建设和人民生活水平的提高做出了巨大的贡献,另一方面为资源、能源的主要消耗者和环境污染的主要责任者之一,对材料进行生态环境改造成为材料行业可持续发展的必然趋势,材料的生态设计是将环境因素纳入到材料设计过程之中,在材料生命周期的各个环节考虑其可能产生的环境负荷,通过改进设计将材料全生命周期的环境影响降到最小程度。 在比较分析现有的生态设计方法学基础上,提出适用于典型材料行业的生态设计定量评价方法,综合考虑材料的使用性能、环境负荷和经济成本三方面的内容,建立基于模糊矩阵的生态设计综合评价模型,并应用于多元复合胶凝材料和基于金属类材料的产品生态设计。通过对性能、环境和成本子矩阵的模糊化处理和权重因子的确定,将单位不同、计算方法不同的三个评价子矩阵统一在同一维度上,用于表征所设计材料的最终生态设计实施效果,并与传统的三要素生态设计评价模型进行对比,用于择优选取并开发环境协调性材料。 在对多元复合胶凝材料进行生态设计时,通过对比天然石料沥青混凝土和钢渣沥青混凝土两种用于道路建设的沥青混凝土材料发现:钢渣沥青混凝土在使用性能、环境负荷、经济成本三方面均要优于天然石料沥青混凝土,钢渣沥青混凝土的综合性能指标比天然石料沥青混凝土约高出约19.62%,全生命周期内的环境负荷约比天然石料混凝土约低70.4%,建设1km道路所需经济成本总和比天然石料混凝土低8.37%,与传统生态设计评价模型的评价结果一致,从生态设计的角度看,在用于道路建设时,钢渣沥青混凝土较于天然石料沥青混凝土更符合生态设计要求。 在对基于金属材料的产品进行生态设计时,通过对比铝合金材料、钢铁材料、镁合金材料三种用于汽车前端部件的金属材料发现:在汽车前端部件的材料选用上,从使用性能上看,钢铁材料的综合性能要优于铝合金材料和镁合金,分别比铝合金和镁合金高出8.25%和3.89%。从生命周期环境负荷的角度看,铝合金的生命周期环境负荷要低于镁合金和钢铁材料,分别比镁合金和钢铁材料低约10.68%和22.59%。在经济成本方面,镁合金材料的综合成本要略低于铝合金材料和钢铁材料,在用于汽车前端部件使用时,铝合金材料的生态设计实施效果优于钢铁材料和镁合金材料。 通过建立对于典型材料的生态设计方法,在原有的生态设计方法学基础上完善了基于模糊矩阵的生态设计评价方法,不仅将生命周期评价方法的思想很好地体现在了生态设计中,同时也基于生命周期评价方法完善了材料行业生态设计的内涵和评价体系,为今后生态设计工作的开展和继续完善奠定了基础。