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摘要：材料是设计的物质基础，任何产品功能目标的实现都是通过材料体现出来的。本文敘述了绿色设计与材料之间的关系，在设计过程中选择材料的原则，通过现有案例使绿色设计和材料之间的关系更加直观。最后呼吁工业设计师们在设计产品同时，也关注我们的地球家园。
关键词：绿色设计；环保；低能耗；可循环；材料
中图分类号：TB47
人类与环境是相互作用和相互影响的。但人类与环境之间的关系并非一直和谐，特别是在工业革命以后，工业设计在为人类创造了现代生活方式和生活环境的同时，也加速了资源、能源的消耗，并对地球环境造成了极大的破坏。特别是在第二次世界大战前，工业设计的过度商业化，使设计成了鼓励人们无节制消费的重要介质，“有计划的商品废止制”就是这种现象的极端表现，因而招致了许多的批评和责难，设计师们不得不重新思考工业设计的职责与作用。[2]20世纪70年代“能源危机”爆发，人们开始注意能源问题。20世纪90年代，工业设计在风格上的花样翻新几乎走到了尽头，工业设计需要在理论上寻求突破。于是，不少设计师开始深层次探索工业设计与人类可持续发展的关系，绿色设计的概念也就应运而生，并成为当今工业设计发展的主要趋势之一。
一、绿色设计的定义
绿色设计源于人们对于现代技术文化所引起的环境及生态破坏的反思，体现了设计师的道德和社会责任心的回归。它着眼于人与自然的生态平衡关系，在设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”，即Reduce、Recycle、Reuse，不仅要尽量减少物质和能源的消耗、减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便地分类回收并再生循环或重新利用。[1]
二、绿色材料的定义
材料作为设计的物质基础，任何产品功能目标的实现都是通过可感知的材料等体现出来，设计的重要原则之一就是正确地掌握材料，赋予材料以生命。[4]可以说材料是否绿色则决定了设计是否绿色。
20世纪90年代初，世界各国的材料科学工作者开始重视材料的环境性能，提出 “绿色材料”这个概念。绿色材料的特征一是节约能源和资源；二是减少环境污染；三是资源容易回收和循环再利用。[3]
三、绿色材料的特性
1.材料的获取是绿色环保、低能耗的。与工程材料制备相关的行业包括冶金、化工等，都是高污染、高能耗的主要行业，因此避免或减少选择制备过程中对环境污染大、能耗高的材料，对保护环境、节约能源具有重要意义。而且，不应该去开采一些珍贵而无法恢复的自然资源，例如古老的原始森林，稀土资源。[5]
2.材料在产品加工制造过程中对环境的影响应降为零。这种影响主要有三个方面：1）对材料进行加工的工艺对环境造成污染，如在机械加工工艺中，铸造、热处理、电镀、焊接等工艺对环境的影响较大，可通过材料的选择避免这些工艺的采用。2）由于材料的性能导致可加工性差，在加工过程中产生了大量的粉尘，超标的噪音等。3）材料中含有害物质，如卤素、重金属元素等，造成材料在被加工或作为催化剂时对人体和环境造成危害。[5]
3.材料在产品使用过程中是环保，低能耗的。许多产品在使用过程中会对环境造成污染，耗能，主要是由于材料的原因造成的。如含氟冰箱在使用过程中对环境造成污染是由于选用了氟里昂作为制冷材料；为了美观，体现客户的财富地位，很多汽车使用的金属材料增加了车身无谓的重量，提高了汽车的排放量。另外，还要避免材料在使用过程中对人体的伤害。[5]
4.材料在产品使用报废后应该可循环再利用。如一些塑料家具可回收再利用。不但能保护环境，节约资源，也是提高企业经济效益的方法。如从固体废料中找到有价值的金属材料进行二次利用，降低成本，并且提高材料的生产率。[5]
四、材料选择的原则
绿色设计对产品提出了更高的要求，产品不仅应满足功能、使用性能以及经济性要求，还应具有很好的环境协调性。所以在选择材料时应遵循以下原则：
1.技术性原则
根据产品的功能、性能和工作环境等方面的要求，选择材料时要考虑材料的技术性原则，主要包括材料的力学性能、物理性能和化学性能。[3]
2.环境协调性原则
材料的环境协调特性评估是绿色产品设计过程中材料选择的重要依据之一。它是指材料在其生命循环周期内节省能源、节省资源、保护环境、保护劳动者的程度。即就是要考虑材料是否最佳利用、能源是否最佳利用、污染是否最小、损害是否最小。[3]
3.经济性原则
材料的经济性原则不仅指优先考虑选用价格比较便宜的材料，而且要综合考虑材料对全程制造、运行使用、产品维修乃至报废后的回收处理成本等的影响，以达到最佳技术经济效益。[3]
五、现有案例
很多企业很早就开始关注环保节能产业，并且将绿色设计运用其中。
案例一：宝马公司天然可再生材料的使用
宝马公司从20世纪90年代初就开始了对植物纤维的研究，并在该项目上进行投资。在2004年就消耗了10000t天然纤维。如宝马7系列中包含24kg的可再生利用材料，其中13kg以上是天然纤维材料。
与人工合成纤维相比，天然的纤维材料有着优异的机械性能，轻质而稳定，同时使用者可以减轻环境污染，使用只要在技术、环保和经济上是可行的，宝马公司就会竭尽全力地使用天然纤维和其他天然制品，包括天然皮革、天然橡胶和植物油。[3]
案例二：美国Acushnet橡胶公司有毒物质的减量
Acushnet橡胶公司通过实施有毒物质减量计划成功削减了三氯乙烯、二氯甲烷等有毒物质。通过员工再培训、设备改造等方法来削减三氯乙烯，使其从1989年的18.14t下降到1996年的4.54t以下，单位产品使用量也减少了50%。同样地，公司通过使用二元酯削减了1.361t的二氯甲烷。[3]
案例三：宜家的“少用，多产”
宜家一直致力于在各种产品系列的设计中制造出环保型产品。降低成本和注意节约资源、采用可重复利用和可更新的资源材料、培训员工并将环保工作同宜家的日常工作结合在一起，是宜家实现绿色设计目标的坚实基础。
宜家通过各种组织机构的监管，在保持木材自然换代生长率的情况下，约70%的产品原材料是木材或木纤维。并且所属的几乎所有部门都会对员工实施环保培训。从1994年开始，宜家在瑞士和瑞典开展家具再循环项目，把回收来的二手家具通过再循环工厂，再利用和再循环一些部件和材料。[3]
案例四：东芝公司的生命周期法
在开发符合环保要求的产品时，东芝在整个产品生命周期中减少本公司产品对环境的影响。1）采购阶段：消除/减少禁用和受限物质，减少难以分解的混合材料和零部件，最小程度地使用自然资源。2）制造阶段：消除/减少禁用和受限物质，减少零部件的包装材料。3）销售阶段：减少包装材料，非泡沫材料包装。4）使用阶段：减少能源消耗，减小产品的体积和质量。5）生命结束阶段：更易于材料分解的设计，为循环利用和废品处置提供信息。[3]
六、结语
绿色设计是21世纪不可逆的工业设计潮流，材料作为最基本的物质基础在绿色设计中占据根本位置。可以说，绿色材料是绿色设计的必要条件。所以，正确掌握绿色设计和材料之间的关系，清楚绿色材料的特性，了解绿色设计中的材料选择原则，是每一个合格的工业设计师必须具备的素质。我在此呼吁，每一名有责任心的工业设计师，都应该本着绿色设计的原则去设计产品，统筹规划，着眼产品生命的全过程，选择合适的材料。
参考文献
【1】 何人可.工业设计史.北京：高等教育出版社，2004
【2】 王受之.世界现代设计史.北京：中国青年出版社，2002
【3】 许彧青.绿色设计.北京：北京理工大学出版社，2007
【4】 张宗登，刘文金，张红颖.材料的设计表现力.合肥：合肥工业大学出版社，2011
【5】 席涛.绿色包装设计.北京：中国电力出版社，2011
关键词：绿色设计；环保；低能耗；可循环；材料
中图分类号：TB47
人类与环境是相互作用和相互影响的。但人类与环境之间的关系并非一直和谐，特别是在工业革命以后，工业设计在为人类创造了现代生活方式和生活环境的同时，也加速了资源、能源的消耗，并对地球环境造成了极大的破坏。特别是在第二次世界大战前，工业设计的过度商业化，使设计成了鼓励人们无节制消费的重要介质，“有计划的商品废止制”就是这种现象的极端表现，因而招致了许多的批评和责难，设计师们不得不重新思考工业设计的职责与作用。[2]20世纪70年代“能源危机”爆发，人们开始注意能源问题。20世纪90年代，工业设计在风格上的花样翻新几乎走到了尽头，工业设计需要在理论上寻求突破。于是，不少设计师开始深层次探索工业设计与人类可持续发展的关系，绿色设计的概念也就应运而生，并成为当今工业设计发展的主要趋势之一。
一、绿色设计的定义
绿色设计源于人们对于现代技术文化所引起的环境及生态破坏的反思，体现了设计师的道德和社会责任心的回归。它着眼于人与自然的生态平衡关系，在设计过程的每一个决策中都充分考虑到环境效益，尽量减少对环境的破坏。对工业设计而言，绿色设计的核心是“3R”，即Reduce、Recycle、Reuse，不仅要尽量减少物质和能源的消耗、减少有害物质的排放，而且要使产品及零部件能够方便地分类回收并再生循环或重新利用。[1]
二、绿色材料的定义
材料作为设计的物质基础，任何产品功能目标的实现都是通过可感知的材料等体现出来，设计的重要原则之一就是正确地掌握材料，赋予材料以生命。[4]可以说材料是否绿色则决定了设计是否绿色。
20世纪90年代初，世界各国的材料科学工作者开始重视材料的环境性能，提出 “绿色材料”这个概念。绿色材料的特征一是节约能源和资源；二是减少环境污染；三是资源容易回收和循环再利用。[3]
三、绿色材料的特性
1.材料的获取是绿色环保、低能耗的。与工程材料制备相关的行业包括冶金、化工等，都是高污染、高能耗的主要行业，因此避免或减少选择制备过程中对环境污染大、能耗高的材料，对保护环境、节约能源具有重要意义。而且，不应该去开采一些珍贵而无法恢复的自然资源，例如古老的原始森林，稀土资源。[5]
2.材料在产品加工制造过程中对环境的影响应降为零。这种影响主要有三个方面：1）对材料进行加工的工艺对环境造成污染，如在机械加工工艺中，铸造、热处理、电镀、焊接等工艺对环境的影响较大，可通过材料的选择避免这些工艺的采用。2）由于材料的性能导致可加工性差，在加工过程中产生了大量的粉尘，超标的噪音等。3）材料中含有害物质，如卤素、重金属元素等，造成材料在被加工或作为催化剂时对人体和环境造成危害。[5]
3.材料在产品使用过程中是环保，低能耗的。许多产品在使用过程中会对环境造成污染，耗能，主要是由于材料的原因造成的。如含氟冰箱在使用过程中对环境造成污染是由于选用了氟里昂作为制冷材料；为了美观，体现客户的财富地位，很多汽车使用的金属材料增加了车身无谓的重量，提高了汽车的排放量。另外，还要避免材料在使用过程中对人体的伤害。[5]
4.材料在产品使用报废后应该可循环再利用。如一些塑料家具可回收再利用。不但能保护环境，节约资源，也是提高企业经济效益的方法。如从固体废料中找到有价值的金属材料进行二次利用，降低成本，并且提高材料的生产率。[5]
四、材料选择的原则
绿色设计对产品提出了更高的要求，产品不仅应满足功能、使用性能以及经济性要求，还应具有很好的环境协调性。所以在选择材料时应遵循以下原则：
1.技术性原则
根据产品的功能、性能和工作环境等方面的要求，选择材料时要考虑材料的技术性原则，主要包括材料的力学性能、物理性能和化学性能。[3]
2.环境协调性原则
材料的环境协调特性评估是绿色产品设计过程中材料选择的重要依据之一。它是指材料在其生命循环周期内节省能源、节省资源、保护环境、保护劳动者的程度。即就是要考虑材料是否最佳利用、能源是否最佳利用、污染是否最小、损害是否最小。[3]
3.经济性原则
材料的经济性原则不仅指优先考虑选用价格比较便宜的材料，而且要综合考虑材料对全程制造、运行使用、产品维修乃至报废后的回收处理成本等的影响，以达到最佳技术经济效益。[3]
五、现有案例
很多企业很早就开始关注环保节能产业，并且将绿色设计运用其中。
案例一：宝马公司天然可再生材料的使用
宝马公司从20世纪90年代初就开始了对植物纤维的研究，并在该项目上进行投资。在2004年就消耗了10000t天然纤维。如宝马7系列中包含24kg的可再生利用材料，其中13kg以上是天然纤维材料。
与人工合成纤维相比，天然的纤维材料有着优异的机械性能，轻质而稳定，同时使用者可以减轻环境污染，使用只要在技术、环保和经济上是可行的，宝马公司就会竭尽全力地使用天然纤维和其他天然制品，包括天然皮革、天然橡胶和植物油。[3]
案例二：美国Acushnet橡胶公司有毒物质的减量
Acushnet橡胶公司通过实施有毒物质减量计划成功削减了三氯乙烯、二氯甲烷等有毒物质。通过员工再培训、设备改造等方法来削减三氯乙烯，使其从1989年的18.14t下降到1996年的4.54t以下，单位产品使用量也减少了50%。同样地，公司通过使用二元酯削减了1.361t的二氯甲烷。[3]
案例三：宜家的“少用，多产”
宜家一直致力于在各种产品系列的设计中制造出环保型产品。降低成本和注意节约资源、采用可重复利用和可更新的资源材料、培训员工并将环保工作同宜家的日常工作结合在一起，是宜家实现绿色设计目标的坚实基础。
宜家通过各种组织机构的监管，在保持木材自然换代生长率的情况下，约70%的产品原材料是木材或木纤维。并且所属的几乎所有部门都会对员工实施环保培训。从1994年开始，宜家在瑞士和瑞典开展家具再循环项目，把回收来的二手家具通过再循环工厂，再利用和再循环一些部件和材料。[3]
案例四：东芝公司的生命周期法
在开发符合环保要求的产品时，东芝在整个产品生命周期中减少本公司产品对环境的影响。1）采购阶段：消除/减少禁用和受限物质，减少难以分解的混合材料和零部件，最小程度地使用自然资源。2）制造阶段：消除/减少禁用和受限物质，减少零部件的包装材料。3）销售阶段：减少包装材料，非泡沫材料包装。4）使用阶段：减少能源消耗，减小产品的体积和质量。5）生命结束阶段：更易于材料分解的设计，为循环利用和废品处置提供信息。[3]
六、结语
绿色设计是21世纪不可逆的工业设计潮流，材料作为最基本的物质基础在绿色设计中占据根本位置。可以说，绿色材料是绿色设计的必要条件。所以，正确掌握绿色设计和材料之间的关系，清楚绿色材料的特性，了解绿色设计中的材料选择原则，是每一个合格的工业设计师必须具备的素质。我在此呼吁，每一名有责任心的工业设计师，都应该本着绿色设计的原则去设计产品，统筹规划，着眼产品生命的全过程，选择合适的材料。
参考文献
【1】 何人可.工业设计史.北京：高等教育出版社，2004
【2】 王受之.世界现代设计史.北京：中国青年出版社，2002
【3】 许彧青.绿色设计.北京：北京理工大学出版社，2007
【4】 张宗登，刘文金，张红颖.材料的设计表现力.合肥：合肥工业大学出版社，2011
【5】 席涛.绿色包装设计.北京：中国电力出版社，2011