纳米科技对产品设计的影响，本文主要内容关键词为：产品设计论文,纳米论文,科技论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
材料也是工业设计的出发点，工业设计师利用材料的机械物理性能完成产品的功能，利用材料的视觉肌理完成产品的形态、色彩，利用材料的文化与心理表征塑造多样化的文化符号。现代主义大师如密斯、柯布西埃都设计过钢管椅，这是因为钢管的高强度、轻盈、光洁、明亮的特性代表工业文明的成就，具有强烈的符号色彩。对于19世纪的工业设计来说，光滑的、纯净的、亮闪闪的金属外壳简直就是工业文明的象征，是对机器的歌颂。后来，随着微电子技术的进步，苹果电脑的外观设计利用了塑料的透明性，昭示一个新的信息时代的到来。透明成为高科技的网络时代的符号。那么，新世纪的材料是什么？它们会为未来工业设计带来什么？
一、纳米技术简介
纳米科学技术(Nano-ST)是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在纳米尺寸（一纳米为一米的十亿分之一）范围内(1-100nm)认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。1990年7月在美国巴尔的摩召开了国际第一届纳米科学技术学术会议，正式把纳米材料科学作为材料科学的一个新的分支公布于世，从此以后，纳米材料引起世界各国材料界和物理界的极大兴趣和广泛重视。
纳米科技的应用领域与工业设计相关的有生物材料和仿生材料、陶瓷增韧、纳米颗粒功能性涂覆材料、纳米机械。
应用纳米科技可以从原子和分子开始制造材料和产品，即从原子、分子出发，到纳米粉末纤维和其他小部件，再到材料和产品。这种从小到大的制造方式，需要的材料较少，消耗能源较少，造成的污染程度较低。在纳米尺度上，通过精确地控制尺寸和组成来合成纳米结构单元，然后再将它们组合成具有独特性能和功能的较大结构，制备更轻、更强和可设计的材料，同时具有长寿命和低维修费用的特点；以新原理和新结构在钠米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料——生物材料和仿生材料。科学家们能够在材料中加进复杂的像生命一样的功能，创造出具有像生命一样行为的合成物，使材料变得聪明。比如混凝土能在内部检测到强度下降，或者能够对外来的腐蚀做出响应，并释放化学物质来抵抗腐蚀。又如期望建筑材料可以感觉天气状况并且通过改变其内部结构，使空气和湿气能够渗透，从而对天气变化做出响应。还可能制造出能在任何地点、任何时间改变形状和颜色以便与环境相近的类似变色龙的伪装材料，还有具有自我修复功能的合金，能够自动填充、弥合细微的裂纹。陶瓷材料在日常生活和工业生活中起着举足轻重的作用，陶瓷具有许多优点，比如清洁无污染、耐腐蚀、耐磨性高、密度小、强度高。特别是中国具有悠久的瓷器艺术传统，陶瓷的细腻、光滑的肌理和具有生命感的色彩会让未来的工业设计师如痴如醉，从而创造出优美的工业艺术。但是，由于传统陶瓷材料质地较脆，韧性和强度较差，其应用受到较大限制。把纳米结晶粒子加入陶瓷材料中，借此来克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性与可加工性，纳米陶瓷具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点。
纳米微粒由于小尺寸效应，具有常规材料所不具有的光学特性，应用具有红外吸收功能的纤维制成军服，这种纤维对人体释放的红外线有良好的屏蔽作用，从而避免被敌方非常灵敏的红外线探测器所发现。同时，这种纤维对人体的红外线有强的吸收作用，可以起到保暖作用。纳米氧化铁对600nm以下的紫外光有良好的吸收能力，塑料、橡胶制品和涂料在紫外线照射下很容易老化变脆，如果在它们表面涂上一层含有上述纳米微粒的透明涂层，或在其中掺入上述纳米微粒，就可以防止塑料和橡胶老化，油漆脱落。现在的橡胶制品大都是黑色，这是因为要在橡胶中加入炭黑来提高强度、耐磨度和抗老化性能。把白色纳米二氧化硅作为补强剂或纳米粒子着色剂，可以作成彩色轮胎。同样，现在的电视机外壳都是黑色，也是加入炭黑进行静电屏蔽，日本已研制也含有纳米微粒的彩壳电视机。日本帝人公司将纳米氧化锌和纳米二氧化硅混入化学纤维，得到的化学纤维具有除臭及净化空气的功能，用于制造长期卧床病人的消臭敷料、绷带、睡衣等。
二、未来的产品设计预测
在上述关于纳米科技神奇般的介绍之后，下面是笔者对于未来工业设计将发生的变化所作的预测。第一，超级材料的出现。第二，功能融合在材料中即智能化的材料。
由于在微观尺度上制造材料，科学家们可以更加有效控制材料的物理与化学性能，在未来的某一天将制造出比钢还要硬十倍的超硬材料，但是其质量不到钢质量的十分之一。还有是具有超级塑性的材料，在超塑性状态下，陶瓷可以像金、银一样具有良好的延展性。正如同超导材料在导电时电阻为零，纳米技术学也许能制造出导热时几乎不损失能量的材料，或者相反完全不进行热传导的纳米材料。
在现有工业设计的概念中，材料与机构或结构是两个概念，材料是机构的基础，机构是功能的基础。然而在纳米制造技术的涵义中，微电子集成电路与微电子机械系统的制造更加像是在实验室的烧杯中进行化学反应，机构会直接做入材料的构造中，明天的材料就如同有机体，像植物的枝叶、像动物的皮肤、像人体的骨骼与肌肉。未来的摩天大楼也许是智能化的材料按照程序算法自己生长出来的，就向一棵巨大的树，根本不需要建筑工人。未来的桥梁、高层建筑会在飓风、海啸、地震中自由摇摆弯曲而不倒塌。被淘汰的工业产品会自己在大自然中自我降解。各种不同纳米级材料能够按照人们的意愿自由转换，房屋、产品像生命体一样有感觉、会对外界刺激作出反映。
微电子技术和纳米技术、生物技术结合在一起，将会让我们的庞大机器、我们的厂房、我们的家电产品消失在它们的微观尺度中，工业时代形态与功能的联系完全被切断了，我们可以享受功能但是形态仅仅是我们的想象的产物，工业设计师就像原始部落的巫师，他所设计的仅仅是一个符号、一个幻觉、一个科学的图腾。