材料设计研究的3个视角

目的 从设计师、材料特性以及用户体验维度提出材料设计研究的3个视角.方法 采用文献梳理、理论阐述和案例分析的方法对材料设计研究进行系统性整理.结论 材料设计研究的视角包括设计师式的材料探究和材料思维、材料特性和科学选材策略、材料体验和材料驱动创新方法.3个视角有助于厘清材料设计研究的理论和方法,有助于从思维、材料以及体验3个层面构筑材料的研究体系,为未来的材料设计研究提供可行的实践和理论方向.     

梯度功能材料的研究与展望

梯度功能材料是基于一种全新的材料设计概念合成的新型复合材料，本文叙述了梯度功能材料的概念和开发背景，着重介绍了梯度功能材料的研究内容和现状以及在航天、核能、电子、光学、生物医学等领域的应用前景，并展望了这种新材料今后的研究动向。     

梯度功能材料的设计

梯度功能材料是目前许多国家都在积极研究开发的极富应用潜力的材料。本文就梯度功能材料的设计思想、设计程序、成份设计、热应力解析等的基础理论进行了探讨。     

软木家具设计研究

以生态设计趋势下软木材料的广泛应用为启示,分析了软木及其家具的界定、制程和材料工艺,并指出上述经验启示与材料试验、原型制作间的联结转化。在此基础上,提出此类设计的2 种重要方式：一是木材性能的合理利用;二是材料效率的有效探索。进而结合我国实际及原料生命周期理论,提出了材料驱动生态家具设计的几条可行建议。     

倾斜功能材料的研究现状

倾斜功能材料(FGM)是在一种全新的材料设计思想指导下创制出来的,目前国外对倾斜功能材料的研究还处于起步阶段,研究重点集中在材料合成工艺上。1984年,日本学者在一次超耐热性新材料研讨会上首先提出了“倾斜功能材料设计思想和倾斜功能材料”的概念。此概念-提出,立即受到各大学和各大公司的重视,纷纷着手研制。1988年2月,“日本倾斜功能材料研究会”宣告成立,参加的研究单位多达38家,包括大学、主要厂家和政府研究机构,随后召开了“日本倾斜功能材料研究会第一次专题讨论会”会上讨论了倾斜功能材料的概念、合成技术及其应用范围,报告了已经进行的研究项目,提出了今后的研究     

浅谈材料在招贴设计中的运用

自然界所提供的一切材料都是设计的载体,设计与材料是紧密相连的。现代招贴设计艺术日益发展,表现方式多元化,材料为其带来更多的创作语言。材料语言的表达已不只是让我们去直观地感受和简单地运用,而是要求我们对材料原有属性、材料带给人的心理体验等加以深层的认识和把握,使材料在招贴设计中既突破了二维空间,又增强了招贴的表现力,改变了一成不变的视觉效果和视觉形式,更是在观念上为现代设计艺术的发展提供可能性。     

左手材料的研究进展

左手材料奇异特性使得它在隐身技术、通讯技术、新型信息技术等领域有重要的应用前景.本文综述了左手材料的研究发展概况,概括了近几年来成功设计的几种左手材料的结构,并展望了左手材料今后研究的重点、发展趋势及应用前景.     

二维多孔材料散热性能分析与设计

二维多孔材料存在一个易于流动的方向并具有较大的面密度 , 因此在具有良好的比刚度和比强度的同时也具有良好的散热性能 , 研究强迫对流下的散热性能对其多功能化设计具有重要意义。本文中利用数值方法求解考虑二维多孔材料内部流体流动规律、 热传导和对流换热影响的流固耦合热传输问题 , 分析了多孔率和微结构尺寸对散热性能的影响并进行了最优参数设计 ; 通过分析比较 5种具有典型微结构形式的二维多孔材料的散热性能 , 给出了微结构形式对散热性能的影响。提出了以需要满足的散热性能为约束条件 , 以满足需求的设计参数的可调范围(设计参数的允许变化范围)为设计目标的最优散热结构设计理念。以此理念得到的设计结果 , 更有利于根据其他性能的要求对材料进行多功能化设计。分析表明 , 具有正六边形微结构的二维多孔材料的散热性能最优 , 并有利于实现轻质多功能化设计。     

层状结构陶瓷材料结构和应用

层状结构陶瓷材料由于其独特的各向异性，层间易解理，可加工以及成分空间分布可调性，日益受到材料研究工作者和工程人员的重视。本文综述了天然层状材料、叠层材料和梯度材料的结构特征和应用前景，同时提出了功能型层状材料的设计思路。     

新材料开发与材料设计

简要介绍了材料设计的发展和目前国内外现状。阐述了为材料设计而建立的高温结构陶瓷数据库和二氧化锆知识库,利用它们,可以构造一个材料设计专家系统。     

传统材料在当代设计中的艺术化运用

目的探析传统材料在当代设计中的艺术化运用。方法研究传统材料的特性,通过与当代设计的结合运用研究,举例说明了传统材料在当代设计中艺术化的创新方法以及表现形式,得出传统材料在当代设计中如何通过艺术化运用来实现增值和绿色环保等的意义。结论传统材料是传统文化、传统内涵和传统特色的物质代表,让当代设计不再拘泥于现今已有的设计观念,通过激发当代设计师的设计思维,将其艺术化地运用于当代设计是未来发展的必要方向。     

Novel applications of composite structures to robots, machine tools and automobiles

Mechanical design can be classified into stiffness design and strength design. In the stiffness design, the stiffness or deformation of members is concerned, and the enhancement of dynamic characteristics such as natural frequency or damping capacity of members or systems is also important. While, in the strength design, the primary concern is the enhancement of load carrying ability of members or systems.

Fiber reinforced composite materials offer a combination of strength and modulus that are either comparable to or better than many traditional metallic materials. Because of their low specific gravities, the strength-weight ratios, and modulus-weight ratios of these composite materials are much superior to those metallic materials. Composite materials can be tailored to meet the specific requirements of each particular design. Available design parameters are the choice of materials (fiber, matrix), the volume fraction of fiber and matrix, fabrication method, number of layers in a given direction, thickness of individual layers, type of layer (unidirectional or fabric), and the layer stacking sequence.

The greatest disadvantages of composite materials are the costs of the materials and the lack of well-defined design rules, therefore, composite materials should be applied in the right place with appropriate design rules. Up to now, the fiber reinforced composite structures are mainly employed in the strength design such as aircraft, spacecraft and vehicles.

In this paper, the novel application examples of composite structures to components for the robots, machine tools and automobiles are addressed considering the stiffness design issues of composite structures.     

吸波材料理论设计的研究进展

吸波材料的理论设计是吸波材料研究的重要环节.合理的理论设计能有效提高实验工作的效率,缩短生产周期.针对吸波材料的设计方案,从等效电磁参数拟合、多层材料计算以及优化设计3个层次对当前吸波材料理论设计的进展进行了介绍和评述.随着纳米吸波材料的兴起,吸波设计理论需要进一步发展才能满足实际应用的需要.     

菌丝体材料产品化设计研究

目的 通过菌丝体材料的产品化设计实践,探索其设计原则与设计思路。方法 介绍菌丝体材料的特性并根据特性分析材料的可应用范围,阐述菌丝体材料的产品化现状及价值,并以材料驱动设计和可持续设计中的产品生命周期原则为理论依据,提出菌丝体材料产品化设计原则及设计思路。结论 总结出菌丝体材料产品化设计三原则,分别是材料的可持续性发展原则、产品的功能性与美观性兼具原则、创新产品的多样性原则,设计思路包括:认知菌丝体材料的特性;提出菌丝体材料的愿景;进行菌丝体材料的加工;测试菌丝体产品的功能;设计菌丝体产品的应用;探索菌丝体产品的可持续性。根据此原则与思路完成菌丝体板材设计,为今后的菌丝体材料产品化设计提供指导。菌丝体材料的产品化设计既可以拓展菌丝体材料的应用范围,规范菌丝体材料的设计流程,又能实现菌丝体材料的可持续性创新发展,为社会带来深远的环境和经济价值。     

基于材料感知体验的产品设计创新方法研究

目的挖掘产品设计中材料感知体验的价值及其创新设计实践方法。方法通过引进或建设材料体验库,找出材料感知体验介入产品设计的方法与途径,强化产品设计中材料感知体验过程,激发产品设计的创意灵感。结论发现材料体验对设计的价值与贡献,配合材料体验库的建设,逐渐创新出国内材料感知体验的产品设计新模式。     

The information gap between design engineering and materials supply systems design

This paper focuses on the design of materials supply systems in product development projects. In order to design the materials supply system in parallel with the product, product data must be available to the materials supply systems designers. The aim of this paper is to analyse the information quality of the required product data and to indicate how this information quality can be increased. Empirical data have been gathered through case studies conducted within the manufacturing industry. The empirical data show that it is possible to identify the product data required for materials supply systems design. It is also shown that there is an information gap between design engineering and materials supply systems design. The information quality of the required product data for the materials supply systems design has many imperfections, mainly in terms of accessibility, ease of operation, timeliness, understandability, interpretability, relevancy, and completeness. The information quality can be improved by the use of PDM systems, which are especially useful for facilitating an increase in accessibility, ease of operation, and timeliness.     

增材制造多孔金属生物材料研究综述

增材制造的多孔金属生物材料广泛应用于植入物骨骼等生物医用工业领域,具有很大的发展潜力,目前,对多孔金属生物材料的研究主要聚焦在多孔生物材料的设计、制造与表面处理等方面.对比了不同增材制造技术的特点,并说明了粉床熔融技术最适合多孔金属生物材料的制造.同时,讨论了不同金属生物材料(生物惰性材料与降解材料)制造多孔生物材料的...     

基于现代化包装设计的绿色环保材料实践应用

引言由于人们的物质生产水平在近几年来得到了很大的提高,人们的精神追求呈现多样化的特点,为了满足人们的精神追求,各种物质产品的种类更加丰富,不仅物质的功能变得更加强大,同时对于产品的包装也更加注重,这就带来了过度包装的问题,给我国的环境保护工作带来了一定的困境.针对这种情况,就要求相关的包装设计人员要树立环保意识,选择绿色环保的材料来进行设计.     

Bioinspired Design of Dynamic Materials

An emerging approach for design of dynamic materials involves mimicking natural systems, which are adept at changing their structure and function in response to their environment. Biological systems possess a diverse range of dynamic mechanisms, including competitive ligand–protein binding, enzyme‐catalyzed remodeling, and allosteric protein conformational changes. These dynamic mechanisms are now being exploited by materials scientists and engineers to design “bioinspired” synthetic materials that undergo responsive assembly and disassembly as well as dynamic volume and shape changes. The purpose of this review is to describe recent progress in design and development of bioinspired dynamic materials, with a particular emphasis on hydrogel networks. We specifically focus on emerging approaches that use biological phenomena as an inspiration for design of materials.     

Porous materials: A case study of supramolecular organization in materials design

Supramolecular synthesis is being increasingly employed in materials design. In this article, the design of porous solids is discussed as a case study. Examples from recent work in the areas of open-framework inorganic materials, mesoporous solids and organic porous solids are presented to illustrate this important aspect of materials chemistry.