环境材料的生态设计技术与方法

1 系统设计

系统论的设计思想主要表现在解决设计问题的指导思想和原则上，就是要从整体上、全局上、相互联系上来研究设计对象及相关问题，从而达到设计总体目标的最优和实现这个目标过程和方式的最优。生态设计就是要在技术与艺术、功能与形式、环境与经济、环境与社会等联系之中寻求一种适宜的平衡和优化，片面地研究某一侧面并加以过分地强调都必然会对产品最终的绿色成果产生影响。因此，系统设计要求在产品的设计、生产、管理，以及产品的经济性、维护性、回收处理、安全性等方面，均从系统的高度加以具体分析，确定其各自的地位，在有序和协调的状态下，使得产品达到整体“生态化”。

从根本上来说，系统设计主要是一种观念，一种看问题的立场和观点，它强调我们应该如何认识和创造事物，而不是着重与说明事物本身是什么。从这个意义上说，系统设计思想是生态设计的基础和立足点。

2 模块化设计

由于在产品设计过程中，可利用的生产设备、方法、技术、材料加工方法等日渐繁多，工业社会组织与产品形态日趋复杂，而产品的市场需求趋势也随着人们生活水平的提高在不断变化。因此，生态设计随之变得不像传统设计那样单纯。

生态设计要求设计人员在产品开发设计的过程中需要具有系统的观点，充分掌握设计的全盘性以及其相互联系和制约的细节。其特点是采用物料和功能循环的思想，扩大了产品的生命周期，有利于维护生态系统平衡，提高资源效率，减少废物数量及处理成本。其设计思想是整体性、综合性和最优化，核心是把生态设计对象以及有关的设计问题视为系统，然后用系统论、系统分析的概念和方法加以处理和解决。所谓系统的方法，即从系统的观点出发，始终着重于从整体与部分之间、整体对象与外部环境之间的相互联系、相互作用、相互制约的关系中综合地、精确地考察对象，以达到最佳处理问题的一种方法。

（1）模块化设计的历史

（2）模块化设计的基本概念

（3）模块化设计

（4）模块化设计与市场

（5）模块化设计对生态设计的意义

3 长寿命化设计

（1）耐高温材料

（2）高强度材料

4 再生设计

（1）回收再生方法

①再使用，也被称为原点利用或单纯再利用。

②材料再生循环。

③化学再生循环。

④热能再生循环。

（2）可回收产品的结构工艺性

①具有良好的拆卸性能，以保证回收的可能性和便利性。

②尽可能地选取可整新的零件。

③可重用零部件的布局应考虑其净化工艺对环境不产生污染。

④可重用零部件的状态要容易明确地识别。

⑤结构设计应有利于维修调整。

⑥限制材料种类。

⑦采用系列化、模块化的产品结构。

⑧考虑零件的异化再使用方法。

⑨尽可能利用回收零部件或材料。

⑩考虑与材料的相容性。

5 仿生设计

仿生设计是模仿生物器官的组织结构和运行模式，进行材料的设计。它通过模拟生物器官的组织结构、自愈合、自增长与自进化等功能，以迅速响应市场需求并保护自然环境。从模仿生物体的生命过程，开展材料设计与制备的“仿生处理”，具有巨大的经济价值和环保意义。

仿生设计可以粗略地概括为以下三个方面：材料的结构仿生；材料的功能仿生；材料的形成过程仿生。

总而言之，材料的生态设计是实现材料可持续发展的重要途径。生态设计就是要明显地减少材料制造前的隐性材料物质流和能源流，也就是在材料循环的前端减少，而不是促进生产，导致废弃物的循环。生态设计的基本思想就是将粗放型的生产与消费系统变成集约型，使得产品从孕育到使用，再从使用到循环的每个周期都更加的合理、环保。生态设计的思想、原则和方法不仅仅适用于新材料和新产品的开发，也适用于传统产品和技术的改进与发展。