產品設計中材料的選擇

陳 琳 吳 瓊

南京工業大學

材料是設計的基礎，沒有材料支撐的設計將會永遠停留于概念的階段，設計的實現離不開材料的支撐，而設計可以激勵材料科學地發展。材料與設計的關系非常緊密、相輔相成。設計師在設計時也應考慮材料本身性能與特點、工藝條件、成本、資源以及對消費者的心理影響。

一、產品造型中材料的特性

（一）物理特性

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

（二）耐候性

環境耐候性是指材料所處的環境不同，不同的環境因素都會對材料產生不同的影響，一般表現為耐熱性、耐燃性、耐火性、耐腐蝕性、抗氧化性等。航天航空領域所需要的材料都用于極端環境下，需要耐高溫的同時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用于航空、外太空與汽車行業中。

智能快遞柜在小區隨處可見，作為戶外公共設施，快遞柜一般露天擺放，風吹雨淋，這就要求其材料本身能夠承受環境的考驗。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題，且不易污損，易于保持表面的清潔，因此鋼板成為此類產品的首選材質。

（三）加工成型性

不同的材質有不同的加工方法，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、窯爐燒制三個工序；玻璃多壓制成型、吹制成型、拉制成型等；木質材料一般為鋸削、刨削、拼接等。在產品選擇材料時，加工成型的方法是否煩瑣、成本是否過高都需要考慮，如塑料易于加工，可以通過加工工藝制造出多種不同形態，具有可用模具生產、顏色豐富、方便大批量生產等優勢。

（四）表面工藝性

材料的表面工藝處理會加強材料的各項性能，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品使用感受的重要步驟。同種材料通過不同的表面工藝會獲得完全不同的視覺效果，不同的材料通過表面工藝也會產生相同的視覺效果。

（五）感覺特性

不同材料往往帶給產品不同的感受，質感由材料的色彩、光澤、紋理、形態、冷暖等多方面因素展現，同一種材料通過不同的加工工藝會展現出不同的質感，不同的材料通過特殊的加工工藝也能使其質感看似相同。

質感按照人的生理與心理感受，分為視覺質感與觸覺質感。材料的視覺質感是通過視覺即眼睛所感知到的材料的表面特征，如看到石頭便覺得堅硬，看到玻璃便知道易碎。材料的觸覺感知是人們通過手或是皮膚與材料進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，因此不同的材質也給人不同的觸覺感受，如痛覺、溫覺、光滑、粗糙等。由于人們長期將視覺感知與觸覺感知相結合，使得視覺感覺偶爾帶有欺騙性、不真實性。產品材料的選擇可以利用各種工藝手段，通過視覺感受達到觸覺感受的錯覺，以此來提升產品質感、降低成本，讓產品從視覺上達到另一種材質的效果。

1.形態美

不同材形的同種材質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，但不如線材節省成本；塊材承受能力、抗沖擊能力都較強，不易受力變形，但是彈性、韌性較差。一般產品造型都要綜合運用，以此滿足視覺的層次感，達到美的形式原理。

2.色彩美

色彩無法游離于材質之外。色彩具有襯托材料特性的作用，是富有感性的設計元素之一。無論是材料本身固有的色彩還是后期人為上色，都會大幅度增加材料的美感。色彩也需要按照色彩設計的規律合理地進行組合與協調，以此產生明度、色相、冷暖的對比，給人眼前一亮的視覺效果。

3.肌理美

材料肌理的應用與色彩同樣重要。肌理雖然只存在于產品的表面，但對產品的外觀影響極大，不同的肌理效果會使同一產品有截然不同的視覺效果。肌理在產品中的運用不僅增加了產品整體的美觀性與趣味性，也增加了產品的功能性。例如，電鉆在使用過程中容易產生劇烈的抖動，因此手柄處便使用橡膠材料并設計了一定的凹凸紋理，以此來增加手部摩擦力，防止使用時滑落等問題。

4.光澤美

視覺是人們判定材料的主要方式，我們通過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、活潑的感受。合理地使用具有光澤感的材料會讓產品產生豐富的效果。

二、產品設計中材料的選擇

（一）實用功能需求

材料的選擇必須要滿足產品的基本功能、產品的結構要求。使用性能是完成規定性能的條件，是材料選擇首要考慮的問題。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，加工難度高于塑料、陶瓷等常規材料，在制作一些需要彎曲的產品造型外觀時，應選擇可塑性強、工藝方便的材料。

（二）安全舒適需求

對于產品來說，保證其使用安全是它的先決條件。安全是產品的基本要素，材料的選擇應充分預見可能會出現的危險，如機床內部零件老化導致機器故障；商店的櫥窗玻璃應該選擇不易碎的鋼化玻璃，以防止重物敲擊發生玻璃碎裂的意外事故；高樓的建造就需考慮到結構的穩定性，要選擇能夠承重、韌性高的材料。

（三）經濟需求

產品選用材料必須考慮產品的制造成本，產品制造成本包括材料本身的價格和生產有關的一切費用，其中材料的價格是選材的重要因素，在保證產品基本需求的情況下選擇價格低廉的材料才能獲得最大的經濟效益，使產品獲得更大的競爭力。

（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。合適的材料會讓產品的外觀更加美觀。了解用戶對不同材質的直觀感受才能更精確地選擇出合適的產品材料，常見材質有金屬、木材、陶瓷、塑料、皮革、玻璃、石材。針對不同材質，面向50位工業設計專業學生進行問卷調研，描繪出他們對材質直觀感受的詞語，并對調研數據進行匯總，以此來獲得用戶對于不同材質的心理感受。

通過調查問卷數據與詞頻分析，將各種材質給人的心理感受的詞語進行頻率由高到低總結。雖然不同的調研用戶其個性與文化有差異，易對材料產生不同的認知，但是共有感覺仍然占主要部分，見表1。

表1 材質的感覺特性詞匯分析

（五）可持續化需求

美國設計理論家維克多·帕帕奈克大力倡導在設計產品、工具和社區基礎設施時，設計師要具有社會和生態責任感。一種產品在生產過程、使用過程包括后期廢棄處理中都應當秉持綠色環保理念，盡量降低對環境的破壞，選擇破壞性低、可降解、可回收利用的材料。

三、結語

材料是產品的物質基礎，不僅可以表達產品的基本功能，還能通過不同的材質賦予產品情感，不同的材質也能展現不同的美感。在現今快節奏的時代背景下，合適的產品材料選擇會讓用戶的心理感受與體驗得到提升，也更能滿足用戶的個性需求。因此，在產品設計的過程中要充分了解不同材料所呈現的特性，選擇最適當的方式以此讓產品與材料發揮最大的優勢。