產品材料的隱性特征研究

■周 磚，堯優生，楊汝全，翟 橙 Zhou Zhuan & Yao Yousheng & Yang Ruquan & Zhai Cheng

(仲愷農業工程學院，廣東廣州 510000）

材料是所有人造物的載體，是物質的基礎，也是技術文化的象征，其使用的增加是現代工業化社會的重要標志。目前材料的消費速度越來越快，并且人們使用的材料越來越多，材料承載著產品功能需求同時也承載著用戶的感官需求以及可持續發展的使命，片面追求材料功能需求將導致程式化與刻板的設計結果，因此設計師在關注材料功能的同時也需要關注用戶如何感知材料、以及感知后將引發何種情緒與體驗。而感官需求、材料感知、情緒與體驗都是隱式的體驗，目前缺乏系統性的材料隱性特征的梳理，本文回顧了國內外近年來關于材料體驗的研究，總結提出產品材料隱性特征的概念、性質、研究內容、研究過程等，旨在將材料隱性特征的模糊性與復雜性清晰明朗化。

1 產品材料隱性特征概述

1.1 產品材料隱性特征的起源與發展

MANZINI[1]于1986年提出材料審美屬性這一概念，并指出其在創造用戶體驗中的作用。ASHBY[2]于2002年提出材料審美屬性中的感官特性，著重描述材料感知對體驗的影響，認為設計選材過程需要關注材料的內在特征，其中這些內在特征包含了經濟屬性、可持續性、審美、感知、情感、意圖等方面。KARANA[3]隨后提出了材料的“隱性特征”這一概念，稱之為“材料難以定義的特征”，并提出這些特征可以影響消費者決策、情緒與體驗。還有一些文獻提出了材料的非技術特性[4]、材料主觀體驗[5]、材料的感官特性[6]等概念。左恒峰[5]從材料的幾何維度、理化維度、情緒維度和關聯維度詳細闡述了材料的主觀體驗。尹建偉[7]從材料思維、材料特性與材料體驗、材料驅動創新3個視角探討材料研究進展。以上研究雖沒有統一的概念描述，但都是在闡述材料的非物質屬性，以及這種屬性如何影響人的感知、情緒與情感，這些屬性可以統稱為材料的隱性特征。本文將對材料隱性特征這一概念進行深入剖析，探究其研究內容、研究過程，進一步歸納理論體系，并將這一概念明朗化與系統化。

1.2 產品材料隱性特征的含義

嚴格來說，材料隱性特征這一概念不單獨存在，因為有體驗材料的人作為主體，才具備價值。羅仕鑒[8]系統提出了產品設計中的用戶隱性知識，指出產品顯性知識存在于文本載體之中，具有可編碼、易于傳授等特征，而隱性知識無法輕易描述，如靈感、感受與經驗等，隱性知識具有主觀性、模糊性、不確定性與隨意性。在產品開發過程中，關注產品顯性知識的同時，還需要關注用戶的體驗、感覺、情感等隱性知識。

KARANA[3]將材料隱性特征定義為材料的非實體屬性，并且難以確定與識別。材料是構成實體產品的物質基礎與前提，通過設計實現自身價值。材料的機械性能（包括強度、剛度、塑性、韌性、硬度與耐磨性等）、物理性能（熔點、密度、熱性能、電性能、磁性能、光性能與聲性能等）、化學性能（耐腐蝕性、抗氧化性）、加工性能（鑄造、鍛造、焊接與表面處理工藝）等都屬于材料的顯性特征，或稱為技術屬性，這些特性可以通過文字或數字準確表達，易于交流、傳遞、溝通與共享。而材料的隱性特征是指人們在使用產品的過程中，產品材料給人帶來的感官感受、情感與經驗，也稱經驗屬性。材料隱性特征不僅僅需要關注材料“是什么”，更要關注“它能干什么”“它能表達什么”“我們能獲得什么”以及“它能激發我們什么情感”，其研究目標是考慮材料如何塑造更好的用戶體驗。對近幾十年設計選材的代表性研究中，總結出如圖1所示的規律?？梢园l現，滿足材料技術屬性是屬于材料設計的基本需求，決定了功能與技術可行性，但如果僅僅考慮材料的技術屬性，則會帶來程式化與刻板的選材結果。因此在滿足材料技術屬性的前提下，通過研究材料的感官特性、價值、意義、美學特性，可為設計選材提供指導，并提升產品附加價值，為當前同質化產品市場增添差異。

產業界也逐漸關注到材料的隱性特征，提升材料的體驗已成為一些企業采用的設計策略。特百惠以塑料為主體，利用了塑料的觸感柔軟、輕質，并與“現代家庭主婦”“現代廚房”等概念聯系在一起，對常規的材料進行美學處理，讓用戶感受到有意義的材料體驗。通過材料賦能設計，不僅增添了設計隱性價值，并對企業文化作出實質性貢獻。以創造性的設計語言和利用材料美學可以獲得新的發展方向和機會。

1.3 產品材料隱性特征的性質

材料隱性特征具有難以表述與言傳的性質，從內在感知層面，材料的體驗取決于五感感知，而感知是身體的感知，因此材料隱性特征離不開認知的具身性與全身性；另外，從外在表現層面，它也具有表達的模糊性與動態性，以下具體總結材料隱性特征的性質。

1.3.1 具身性

具身認知強調身心一元論，認知并非僅與腦機制有關，身體的感知同樣影響人的認知與決策。材料隱性特征的具身性體現在將材料的五感體驗嵌入到具體情境，并且通過身體體驗去理解某些概念。例如較重的產品被認為更有價值，更加重要和嚴肅，硬而有光澤的材料會給人以更專業的印象。

1.3.2 主觀模糊性

材料隱性特征與人的主觀感受直接相關，主觀模糊性是其主要特征。首先，人們在認識事物本身具有個體差異性，不同個體對于同一材料的觀點與態度也可能存在一定差異，并且界定材料某一特性的標準內涵及外延存在主觀理解的偏差。其次，個體對于同一材料的評價受當前情境的影響，情境是在人-機-環境系統背景下，包含人的主觀情緒、感受和想法，以及客觀環境的呈現，銹蝕鐵塊獨立呈現與陳列在自然歷史博物館，其表現的意義與價值也截然不同[5]。

1.3.3 動態性

動態性是指材料隨時間與空間變化的一種特性，這種變化將影響用戶體驗。從時間角度看，一些塑料與金屬材料的老化帶來使用不便的同時，也會讓人覺得厭倦。但并不是所有時變都會導致負面體驗，隨時間變化而變色的保鮮膜可提醒用戶食品的新鮮程度。從空間角度看，同樣的木材在寒冷地區與炎熱地區中，人的感受存在差異，在寒冷地區木材會更具親和力與溫暖感，這也是北歐設計更青睞于木材的原因之一。

1.3.4 學科交叉性

通過材料設計提升用戶體驗需多學科融合發展，包括設計學、材料科學、心理學、社會科學、工程等方向的學者和專家共同合作，通過經驗和功能目標來指導材料設計與開發。

2 產品材料隱性特征的研究內容

材料隱性特征的研究內容是多元的，從人的感知先后，由外及內的順序，可以歸納出人在體驗材料過程中具有物質層-感知層-認知層-情感層-隱喻層幾個層級，具體研究內容可歸納為物理屬性表征、感官體驗、情感喚起、語義與隱喻含義四個方面。

2.1 物理屬性表征

材料的物理屬性的表征是連接產品材料物理特性與隱性特征的橋梁，屬于心理物理學范疇，材料的物理屬性表征往往是多維度的，是人們綜合感知材料的表面摩擦系數、粗糙度、硬度、重量、顏色、形狀等特征所得到的心理映射。往往可以通過若干詞匯表達材料的物理屬性表征，如溫暖-寒冷、光滑-黏稠、光滑-粗糙、硬-軟、平坦-顛簸、干-濕，這些詞匯通常出現在感性工學和心理學研究中，用于表達五感感知。

然而目前大多數研究對材料物理屬性的表征停留在詞匯表述，而沒有深入剖析這些表述詞與材料物理屬性的具體關聯，如木材的硬度、表面粗糙度、楊氏模量等，紡織材料的表面形貌、柔度、經緯密度。而這些數據是構建用戶體驗與材料物理性能的橋梁，能為選材提供直接參考。

2.2 感官體驗

設計師的任務是讓用戶更好地與產品進行互動。感官是體驗產品的起點，感官體驗基于主觀經驗，將引發后續的情感激發。不同類型的產品五感感受的優先級是不同的，一盞燈主要通過視覺來感受，香水主要通過嗅覺來感受，手持工具主要通過觸覺來感受[9]。以下將對材料的視覺、觸覺、聽覺、嗅覺體驗進行闡述。

2.2.1 視覺體驗

視覺是用戶體驗產品的第一印象，也是用戶體驗產品的主要感官通道，研究發現，視覺在所有感官通道中起主導作用。并且視覺體驗具有遙測性，即通過視覺就能夠推測出產品材料的表面觸覺特性，通過視覺可以“觸摸”材料，例如：光滑的油漆或釉面被認為是堅硬的，而紋理粗糙的墻壁看起來更柔軟，而這里的“堅硬”“柔軟”往往是觸覺的描述詞匯，這是基于人們過往經驗的推測。

2.2.2 觸覺體驗

觸覺是人們體驗產品最直接的形式，尤其在使用過程中，觸覺體驗更具真實性，比如通過抓取、捏、揉、撫摸等動作更深層次地感受材料特性，對表面的感受有更為直觀與準確的把握，而這種感受通過視覺是難以感知的。

2.2.3 聽覺體驗

對于大多數產品而言，聽覺并不是我們認知產品的主要途徑，然而在某些場景下，聽覺是我們判斷產品質量的重要方面，摩托車狂野的發動機聲音往往能與其冒險的外表相統一。在家用電器方面，剃須刀、咖啡機、水壺、吸塵器，用戶可以從聽覺判斷其優劣程度。在食品方面，例如，巧克力覆蓋的冰淇淋的破裂聲可以增進用戶食欲。產品的聲音很大程度上會引起用戶的情緒變化，因此設計者需要熟知各種產品在運行過程中所產生的聲音對用戶的影響，設計獨特的聲音也是提升產品品牌的一個手段，也可以通過聲音的設計喚起用戶的某種愉悅情感[10-11]。

2.2.4 嗅覺體驗

在某些特定產品中，嗅覺也能影響用戶對產品的體驗[12]，例如：書本的特殊氣味會使得人們對紙質書的偏愛要強于電子書，書香氣味可以滿足讀者深層次的情感需求。陳銘[13]指出提升家具嗅覺體驗是增加家具的產品附加值和市場競爭力的有效途徑。

目前關于感官體驗，主要采取感性工學的研究方法，如感知詞匯的提取與精練，依靠資料收集、身體感知、頭腦風暴、小組討論等方式構建詞庫，通過對相關文獻的歸類，總結出感官體驗形容詞描述詞匯（表1）。然而，僅僅通過形容詞結合感知度量的方式，難以精確獲取被試主觀感知，將感知體驗與腦電感知（EEG）等科學技術手段結合，是順應未來設計科學化趨勢的重要舉措。人的感官體驗是一個復雜系統，融合神經科學、醫學領域相應知識，可以輔助設計師進行更為精準的材料選擇。

表1 感官體驗的形容詞描述

2.3 情感喚起

材料的情感喚起是指人們在與產品材料發生視、觸、嗅、聽等交互的過程中，所引發的主觀感知。通常描述情感的詞匯有放松的、舒適的、刺激的、緊張的、驚奇的、欣慰的、難受的、幸福的。已有研究指出材料的特性對人的情感與情緒有影響，WASTIELS[14]研究發現暖色色調與粗糙質感的室內建筑材料對人們的溫暖感受有顯著作用，并且指出視覺溫暖感受與觸覺溫暖感受往往存在一定聯系。

產品材料的情感喚起本身具有多樣性與不確定性，既受到產品本身物理化學特性的影響，如產品硬度、強度、粗糙度、光學特性、表面紋理、顏色與形狀等，也與環境感知相關[15]。具體來看，不同的材料大類給人帶來的情感喚起差異較大，即使是不同形式的同一類材料，給人的感受也會有一定差異，例如：實木給人的感受更自然、環保與溫暖，而復合木材給人的感受則是不環保、不可靠與廉價[16]。因此，設計師不僅需要熟知不同大類材料的差異，也需要研究同類材料的細分對用戶的情感喚起的影響。另一方面，用戶先后通過不同感官感受同一材料，其情感喚起也存在差異，用戶在未觸摸產品情況下，僅通過視覺觀察產品肌理形成的“心理觸覺”，是對產品肌理的觸覺期望感知，若在觸摸形成真實感知后，存在與先前期望不一致的現象，用戶驚奇情緒便會被激發，因此在設計中，設計師通常構建感知的不一致，帶來感知反差來讓用戶產生驚奇的情感，從而使用戶產生新奇與愉悅的體驗。

2.4 語義與隱喻含義

產品語義學是對人造物的感知意義和印象的研究。根據產品語義學理論，設計過程是為了賦予產品意義，設計者正是傳達產品意義的橋梁。語義是基于感官體驗之后，通過聯想，對產品含義以適合的語言外顯表述[17]。因此產品語義學的目標是開發一種合適的表達來賦予產品的象征性。一般而言，產品材料的語義特征通過兩種方式進行表達，第一層級直接與感知相關，這種感知包括材料的重量，表面的粗糙度、溫度、硬度等，第二層級是感知后的聯想與認知，需要經過個體長期的經驗對事物的綜合判斷。以天然木材為例，粗糙的、溫暖的、堅實的、舒適的描述語為第一層級，質樸的、環保的、自然的描述語則為第二層級。在材料來源方面，人造材料有時比天然材料更便宜、更耐用、更普遍，但人們往往認為它們質量低劣，而天然實木更受青睞，并往往將其描述為自然的、宜人的、光滑的、有生命力和高價值。

■圖2 材料隱性特征研究內容示意圖

■圖3 材料隱性特征外顯轉移模型

材料的隱喻含義是人們在與產品交互后的深度印象，如果說情感喚起是對材料的瞬時感知，那么隱喻含義則與人們的記憶與過去的經驗、材料的文化意義與價值息息相關[17]。隱喻含義是一種賦有秩序的意義，與意象圖示的概念有關，其內容源于并高于材料的物理屬性表征、感官體驗、情感喚起、語義含義，是更為抽象、隱性、暗喻的描述。ENKO[18]讓被試體驗四種不同冷暖組合的圍巾，并進行溫暖感與舒適性的評價，溫暖與舒適的體驗與感官感知相關，并且也隱含著“親密的社交”“友好的氛圍”等隱喻含義。歸納了不同材料的隱喻含義，如表2所示。另外，同一種材料在不同環境下的隱喻含義也存在差異，設計師需深度挖掘不同材料在不同環境下含有的隱喻，才能創造出更高品質的用戶體驗。

表2 不同材料的隱喻含義

綜上所述，根據感知與體驗的逐層遞進關系，構建出如圖2所示的材料隱性特征研究內容示意圖。

3 產品材料隱性特征的研究過程

關于材料隱性特征的研究主要目的在于提升材料感知，構建更有意義的材料體驗。而采取何種研究方式無固定范式，本部分從研究過程視角，歸納總結目前材料隱性特征研究的基本范式。

3.1 研究變量

在材料隱性特征的研究中，主要基于科學實驗的方法，因此首先需要確定研究的變量，研究變量分為自變量與因變量。因變量往往可以表現在不同層次上，包括第二部分提及各項內容。以織物為例，其物理屬性表征（溫暖的、光滑的、堅硬的、平坦的、干燥的）、情感喚起（放松的、舒適的、刺激的、驚奇的、欣慰的、難受的、幸福的）、隱喻含義（奢華、優雅、女性、精致等）都可以作為研究的因變量。自變量也稱為獨立變量，自變量往往是材料的物理屬性（硬度、粗糙度、強度、光澤和形狀等）、感知模式（視覺、觸覺、聽覺、嗅覺和聯覺等）以及被試人口統計學變量（性別、年齡、個人偏好和文化背景等）。ULUSOY[19]指出用戶的社會與文化背景往往比感知模式更為敏感。例如當研究室內墻面的溫暖感與何種因素相關，以及這些因素權重差異，那么選擇的自變量可以是墻面的顏色、粗糙度、光澤等物理屬性，并且在不同時間段分別讓被試采用不同的感知模式（單獨視覺通道、單獨觸覺通道、視觸覺聯合通道）分別對不同的樣本進行溫暖感（因變量）的評價，從而通過數據對比，得出相應結論。

3.2 材料選擇

在以往研究中，涉及了許多不同種類的材料，包括：紡織品、金屬、塑料、木材、陶瓷、復合材料、生物基材料、新型材料等。其中研究最多的是木材、金屬、塑料。材料呈現的方式分為數字與實體，當僅研究視覺感知時，可以采用數字圖像的形式，當涉及到多感官通道，則必須采用實體樣品，一般分為標準化材料樣板，以及實物產品，均為日常生活中熟悉的典型的產品。如表3所示為相關研究的材料樣本。

表3 相關研究的材料樣本

3.3 感知通道

一般來說，不同的研究問題決定了實驗中所選用的感覺模態，它可歸為以下兩類：單模態與多模態[20]。

單模態是指僅通過一種感官通道感知材料，包括單獨觸覺、單獨視覺、單獨聽覺和單獨嗅覺等。閉合其他模態的方式可借助黑色遮目鏡、防噪耳塞與棉布口罩等。單模態用以集中對某一感官的研究，實驗過程中不受其他感官通道的影響，例如克服視覺先入為主帶來的認知偏見。在單模態下，對比各個單模態實驗數據可以獲得對于同一材料的一致性（或不一致性）評價，若視覺通道與觸覺通道實驗數據對比相一致，稱為視觸覺一致，若相差較大則稱為視觸覺不一致。這種不一致往往能夠造成用戶“驚奇、滿意、失落”的感受，這是材料設計經常使用的手段之一。

多模態為兩種或兩種以上模態的結合，更為全面且更符合日常真實情況下用戶感知產品材料的情景，可以克服單獨模態下的感知模糊性，提升判斷準確性。

通常視覺在消費者決策過程中起決定性因素，尤其是網購等觸覺缺失的場景中。然而，大多數產品使用過程都是通過與產品實現物理接觸來操作的，因此在產品后續體驗過程中，觸覺及其他感覺同樣關鍵[21]。總之，基于實驗的產品材料感官研究，需要結合單模態與多模態共同探索。

■圖4 材料隱性特征理論體系示意圖

3.4 實驗設置

產品材料隱性特征的研究一般需要借助實驗完成，并且大多數實驗對于實驗環境及實驗裝置有一定要求。例如控制實驗室光照、溫度與濕度，單模態下，往往需要利用黑色遮目鏡、防噪耳塞等。根據研究問題的不同，需要設計不同的實驗裝置，表4為典型的實驗設置。

表4 典型實驗設置

3.5 感官評價與數據處理方法

（1）描述性測試：是研究人們深層次的心理活動，通過對一事物心理量測量計算，并分析其規律的一種方法。對當下感知到的多維度情感意象語義詞匯進行評價，一般采用5度或7度李克特量表，從而將模糊的心理概念數據化、明朗化。數據常采用因子分析（FA, factor analysis），對所有因子進行降維處理，進而得到更具歸納性的主要因子，利于后續進行相關性分析與回歸分析。

（2）辨別測試：評價三個及以上樣本兩兩之間相對差異。例如進行多樣本在某一維度上的排序。最終數據可通過多維尺度法（MDS, Multi-dimensional Scaling）可視化不同樣本的空間距離，從而直觀表達不同材料之間的異同。

（3）訪談法：除以上定量研究方法外，通過對被試進行深度訪談，來探析實驗樣本如何被人感知，以及喚起被試何種情感，有何隱喻含義等。

4 材料隱性特征的外顯轉移

在管理學領域，很多學者提出了不同的知識轉移與傳遞模型，如過程模型、要素模型和路徑模型，羅仕鑒[8]基于此提出了產品設計的知識轉移外顯模型與知識轉移螺旋模型，清晰闡明了設計知識的分類、表達、轉移與接受。材料隱性特征作為產品材料的隱性知識，必然存在著知識的編碼、解碼、表達與傳遞。然而，正是其隱性屬性因此不易編碼與解碼，不具備標準化測量方式，不同主體理解也存在差異，那么對于設計師來說，則需構建材料隱性特征外顯轉移與傳遞。

經前文闡述，現提出材料隱性特征的外顯轉移模型，如圖3所示，是一個內化、外顯、再內化的過程，包含了開始階段、實施階段、內化階段。首先，在開始階段，設計師需要對材料進行資料收集，可通過文獻收集、網絡資料等途徑，形成感性認知；接著，在實施階段中，通過實驗的方式獲取此類材料的物理屬性、被試感官體驗數據、被試情感數據以及材料隱喻含義，這是一種將隱形知識解碼的過程，可將材料的外顯特征與隱性特征建立模糊對應關系，并通過可視化方式進一步將這種關系外顯化，使得團隊設計師能夠清晰理解，這一過程是對解碼知識進一步解釋與編碼的過程，這種編碼使得更易閱讀與傳播。最后，其他人員（設計師、材料工程師等）將這種編碼的外顯知識進一步內化、理解、感受與體會，進一步形成自己的見解，從而實現材料內隱知識的傳遞。

5 討論

5.1 產品材料隱性特征理論體系

根據前文對產品材料隱性特征的含義、特征、內容、研究方法的梳理，得到產品材料隱性特征的理論體系示意圖如圖4所示，該圖從橫向和縱向兩個角度分別從研究內容和知識體系層面闡釋它們之間的關系。

從橫向看，產品材料的隱性特征的研究內容由物理層、感知層、情感層、隱喻層由外至內逐步感知深入的過程，即首先從外界材料感知其物理屬性，然后從感覺層次多通道感知與體驗材料，接著與產品交互過程中形成情感，最后通過情感體驗在具體情境中反思其價值，并且，越往內層其隱性成分越大，越接近人的心理活動與體驗，而物理層之外則是材料的各個顯性特征如硬度、摩擦力、彈性、剛性和強度等，因此，設計材料的選擇應需逐步厘清從顯性特征到隱性特征各層級的映射關系。從縱向看，是產品材料隱性特征知識體系的構建，內涵和特征是理論基礎，研究方法與過程是實現手段，外顯轉移模型及選材是實際應用。

5.2 研究展望

產品材料隱性特征研究在于探索材料內在設計規律，借鑒感性工程學、情感化設計、用戶體驗等研究方法，提出創新選材方式。以下從方法研究與應用研究分別展望未來趨勢。

從方法研究來說，目標在于更合理、更準確、更真實地獲取產品材料的隱性特征，進而結合用戶潛在情感需求，科學指導設計選材。研究者需依據具體產品設計，從實用性、功能性和情感性等多角度，發掘材料對于提升用戶體驗、品牌價值與商業價值起到的作用，以及探索發現不同研究方法對于準確獲取材料隱性特征的效果。目前該方向的研究方法多為定性研究，隨著設計科學的進步，未來可結合生理心理檢測儀器如眼動儀、腦電儀、肌電儀等多種手段開展五感測量、情緒測量等定量研究。

從應用研究來說，關于材料設計的研究旨在以減輕地球上的廢棄物為目標，實現可持續材料與循環經濟，因此研究材料隱性特征本源上應以此為核心基點。一方面，需從材料全生命周期的角度重新審視產品設計內部流程，將材料創新納入產品創新的重要環節，將材料思維視為設計思維的重要組成部分；另一方面，基于可持續發展目標，從材料科技、材料設計、學術研究與設計教育等角度，可通過多學科融合發掘材料應用場景，舉辦可持續材料創新設計比賽，發起材料創新運動，普及設計教育中可持續材料觀念等模式，進一步推進材料的設計應用[25]。

6 結語

目前關于材料體驗、材料設計的研究大多較為零散，沒有形成完整的知識體系，材料隱性特征作為材料研究的重要方向，對用戶體驗起著關鍵作用。本文嘗試對材料隱性特征相關研究進行歸類與總結，從定義、起源與發展、性質、研究內容、研究方法與過程等角度逐步明朗化產品材料隱性特征。在后續研究中，材料隱性特征如何與顯性特征建立映射關系從而形成材料特性數據庫，如何發掘材料性能與潛能從而驅動設計創新，以及材料的可持續設計觀，值得進一步深入挖掘。