我國家具新材料發展現狀綜述

呂一心，周橙旻，李臻瑜

(南京林業大學家居與工業設計學院，江蘇南京 210037）

木材是家具行業的傳統材料，隨著全球木材原料產量減少，人們對環保理念的不斷提升，能夠替代傳統木材的家具新材料的研發和應用將成為未來家具行業發展的必然趨勢。新材料從出現到成熟運用的過程往往是復雜而漫長的，影響家具新材料發展的因素涉及科研支持、企業投入、市場接受程度、材料與家具的契合程度等諸多方面。本文將從國內外家具新材料的研究發展以及市場上常見的家具新材料應用分析，來探討目前家具新材料的發展方向，從宏觀上把握家具新材料的發展現狀，為家具新材料的研究提供參考。

1 家具材料的定義及發展

1.1 家具材料的定義

家具材料是制造家具的重要物質基礎，家具的基本功能、結構及家具造型等都依附于其材料而存在。

有的材料是家具的“皮”，有的是家具的“骨”，兩者相輔相成、互為主次[1]。家具材料還與家具產品的使用形式、生產技術、使用功能等有密切關系，正確選擇合理的設計材料，才能滿足人們對家具設計產品的實際使用功能和精神享受功能[2]。

1.2 家具材料的發展

工業革命前，家具材料幾乎都是天然材料，到近代工業革命后，新材料技術和應用產品如雨后春筍般在中國落地發芽。作為日常生活消費品，家具的傳統制作材料逐漸被使用量更少且成本更低的現代材料如刨花板、纖維板、玻璃、塑料、金屬等所取代[3]。近年來，技術比較成熟的新材料已經能夠在家具市場上占有一席之地，在量產效能、環保等方面超越了原有材料，性能更加優良的家具新材料逐漸成為了家具企業在市場脫穎而出的一大亮點，也成為了現代家具設計的重要突破口。

2 家具新材料國內外研究現狀

2.1 家具新材料國內研究現狀

現階段我國共有國家一類材料研究所及材料實驗室46所，主要集中于東部沿海區域，其中有中科院長春應用化學研究所、中科院金屬所、中科院化學所、清華大學新材料實驗室等世界一流材料研究所；招收研究生的材料類研究所共36所，開設材料類專業的高等院校199所。此外，國內還有研究材料的個人以及企業實驗室等不可計數。國際上，科學觀察（Science Watch）網在2011發布的2001～2010年全球頂尖100位材料學家中，有15名為華人科學家。

在“維普”“知網”“萬方”三大國內學術平臺中搜索家具新材料相關的論文，其中維普有關新材料的相關文章30萬篇，知網7萬篇，萬方29萬篇，研究熱門主要有納米材料、復合材料、石墨烯、金屬材料等。以“家具材料”“家具新材料”為關鍵詞在三大國內學術平臺中檢索，結果（圖1），“家具材料”相關文獻知網1695篇、萬方8243篇、維普198篇，“家具新材料”相關文獻知網151篇、萬方481篇、維普143篇。從數量上看，我國關于家具材料研究的文獻總數不多，對家具新材料的研究更是寥寥數篇。

（圖2）是2000～2019年三大國內學術平臺有關家具新材料文獻數量變化情況的折線圖，不難發現，我國對于家具新材料的研究從2004年前后開始大幅提升，此后的十五年中研究數量呈波動狀態，整體數量呈上升態勢。在梳理三大國內學術平臺關于家具新材料文獻的研究內容時發現，除了維普有少量關于木塑復合材料、納米纖維等新材料的文獻，其他兩個平臺更多研究的的是傳統家具材料與設計、風格等相關課題，真正對于新材料的研究篇幅極少。

總的來說，我國關于家具材料的研究機構覆蓋范圍廣，涵蓋領域寬，但專業的學術研究人員、研究成果少，研究內容和深度還有待提高。

2.2 家具新材料國外研究情況

現階段美國擁有世界上最多和最頂尖的新材料科研機構，新材料研究所全國共有210所，其中包括世界頂尖的橡樹嶺復合材料國家實驗室、阿貢國家實驗室以及NASA國家實驗室等新材料研究所；歐日韓合計共有123所新材料實驗室，其中德國馬克斯普朗克科學促進學會、英國國家復合材料中心、日本國立材料研究所、日本國家高級產業科學技術研究院、韓國材料研究所等也是世界頂尖的材料研究所。在QS世界大學排名（QS Wor ld University Rankings）2018年發布的材料科學專業前50名的高等院校排名中，美國有16所上榜，前十名中的美國高校更是占據半數，其中第一第二名也是美國高校；其次，中國和中國香港合計有7所高校入榜，英國、韓國、日本和德國各有4所，其中前50名高校按國家分數量占比（圖3）。

表1 2018年SCI收錄材料科學類期刊影響因子排名前二十名

表2 成熟型新材料的市場應用

國外對于家具新材料的研究相較于國內時間更早、范圍更廣、研究更深入。國外新材料研究更多偏向于科學研究，往往針對某一材料的耐候性、耐水性、隔火性等性能優化深入研究，而在材料與設計的結合方面較少提及。（表1）是2018年SCI收錄的材料科學類期刊影響因子及前十排名。從表中可看出，除了發行于英國的《自然》和美國的《科學》兩本較為權威的綜合性材料科學雜志之外，其它大多數期刊都是針對材料科學的專門期刊，在不同類型的新材料領域中有不同的權威科學雜志。

綜上，國外的新材料學術研究水平無論是從廣度或是深度都領先于中國，而美國則處于世界領先的地位，其次是世界其他經濟發展較好的國家。可見新材料的發展和研究已經成為世界各國科技發展的重要部分，大多數的發達國家和發展中國家都已開始重視新材料的研究，并且愿意為此投入大量的財力和人力，許多國家也已經取得了令人滿意的成績。不僅現在，未來很長一段時間內，新材料的研發將依然是衡量一個國家科研水平的重要標準。

3 新材料的市場發展趨勢

學術研究之外，市場應用是材料生命的延續。在市場上受歡迎的材料會越來越好，不被市場認可的材料則會走下坡路。筆者對目前國內家具市場中的新材料進行了收集與分類，將其歸類為成熟量產型與小眾實驗型和再生合成型三大類，并分析近年來家具新材料的市場應用及未來的發展趨勢。

3.1 成熟量產型新材料市場發展趨勢

所謂成熟型的新材料是指企業愿意為這類新材料進行投入或做為銷售賣點，內部形成該材料較為完善的生產線，快速向市場輸出此類產品，同時市場上有接受此種材料的受眾群體，使商品形成完整閉環，在此后很長一段時間內持續不斷地進行生產實踐。此類材料是新材料中與家具結合程度比較好的，并且使消費者更能接受的，主要有紙質材料、3D打印材料、碳纖維材料、亞克力材料、隔音板、混凝土材料等[4]（表2）。每種材料都有各自的優缺點，其中較具有代表性的就是碳纖維材料和3D打印材料。

碳纖維是一種復合纖維，具有持久耐熱性好、抗熱脹和沖擊性優良、熱脹和膨脹阻力系數低、節能、耐熱抗腐蝕、耐熱輻射、超輕質量等優良的物理化學性能，目前碳纖維的技術工藝尚未成熟，價格昂貴，因此尚未得到市場的完全認可和廣泛運用[5-6]。

3D打印目前已經被廣泛應用于大型建筑和機械工業等建筑設計技術領域[7]，家具上也開始出現成熟的3D打印產品。相比較于傳統的天然木材、竹材等，3D打印在節省了實木材料的使用同時，能實現實木家具更復雜的整體結構，充分展示家具設計之美[8]。但3D打印在量產中價格昂貴、速率慢，目前仍以個性化定制或局部打印為主[9]。

3.2 小眾實驗型新材料市場發展趨勢

小眾型新材料主要的特點在于這些材料一般誕生于設計師工作室與高校，是充滿了實驗性、展示設計者奇思妙想的一類材料。這類材料主要展現的是家具材料各種各樣的可能性以及發展趨勢，并不能很好地適應量產的流水線，難以被公司和企業應用于生產。比如Oskar Zieta使用的FiDU金屬成形技術制作的充氣金屬家具、管材家具和lewu design使用的環保硅基發泡膠材料等（表3）。

3.3 再生合成型新材料市場發展趨勢

除了以上兩類，利用食物殘渣、海洋垃圾等制作的環保材料，新型人造板、改性木復合材料、軟木材等環保材料以及其他新型材料也是目前非常具有發展前景的新型家具材料[10-11]（表4）。這類材料由于技術還不成熟，各方面性能還在研究中，但確有巨大的發展潛能，比如改性速生楊能夠緩解木材資源緊張[12]，且價格較低；木塑復合材料一直都是地板的用材，近年來開始有運用在衛浴和廚房家具的趨勢，但未能擺脫市場認知度低、造型單一、標準制定不完善等發展瓶頸[13]。雖然再生合成型新材料尚未有成熟的家具產品出現，但隨著技術的發展一定能在不久的將來推動家具行業的發展。

圖1 知網、萬方、維普上有關于家具材料的文獻數量情況統計

圖2 2000-2019年知網、萬方、維普上有關于家具新材料的文獻數量變化情況

圖3 2018年QS世界大學材料科學專業排名前五十高校國家數量占比

表3 小眾型新材料的市場應用

表4 再生合成型新材料的市場應用

4 結語

綜上，不難發現我國現階段家具新材料研究滯后于國外，相關的學術研究整體上呈現出數量不足、研究層次不深入及缺乏創新等特點，而解決這一問題一方面需要以產學研的深度融合為主，加強各企業和高校之間的學術交流，另一方面更需要突破行業壁壘，往更前沿的新材料科學發展，借助我國新材料科學發展的東風，將家具與更先進的材料結合，找到家具設計發展的新方向[14]。

在市場流行的新材料中，家具新材料目前的發展趨勢傾向于環保、輕便、美觀、性價比高的特性。雖然短時間內新材料還不能撼動傳統材料在家具市場上的主導地位，但新材料的出現既為市場注入了新的血液，也將借由市場的火爐粹煉出順應市場發展的新型材料[15]。

家具新材料的發展對于家具行業的健康發展具有非常重要的意義，鑒于目前我國家具新材料發展過程中遇到的一些問題，必須及時找準方向，理清思路，更好的進行學科結合，指引國內家具材料的新發展方向。