張中領(lǐng)

【摘 要】以自然為本是機械設(shè)計的基本思想。因而在機械設(shè)計中選擇綠色材料進行生產(chǎn)活動具有相當(dāng)重要的意義，綠色材料在機械產(chǎn)品的工藝、結(jié)構(gòu)等方面有重要的應(yīng)用。在機械設(shè)計中運用綠色設(shè)計的目的就是要降低對自然資源和能源的消耗，盡量減少對環(huán)境的污染，為可持續(xù)發(fā)展做一些積極的貢獻。本文將對綠色材料和綠色設(shè)計的概念以及特點進行簡介，并對機械設(shè)計中綠色材料的選擇進行簡要分析。

【關(guān)鍵詞】綠色選材；機械設(shè)計；運用

隨著人類經(jīng)濟與社會的不斷發(fā)展，人類與環(huán)境保護和有限的資源之間的矛盾越來越突出，人類也逐漸意識到經(jīng)濟的發(fā)展不能以損耗環(huán)境和消耗資源為代價。走可持續(xù)發(fā)展之路是實現(xiàn)人類長遠發(fā)展目標(biāo)的要求。材料是人們生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料科學(xué)也是現(xiàn)代科技的主要支柱之一，綠色材料對環(huán)境的保護起著重要的先鋒作用。因此，在機械設(shè)計中選擇綠色材料符合節(jié)約能源和資源、保護環(huán)境的要求。

1.綠色材料

現(xiàn)階段，地球上的資源、環(huán)境以及能源問題還在不斷惡化，為了人類的可持續(xù)發(fā)展，研究人員于1988年從材料學(xué)的角度提出了環(huán)境材料，又稱綠色材料的概念。綠色材料指在材料選取、制造產(chǎn)品、循環(huán)利用以及最后處理等階段都能夠不污染生態(tài)環(huán)境，不危害人類健康的材料。綠色材料的特點有以下幾個方面：首先，綠色材料的使用具有舒適性；其次，綠色材料本身的性能相當(dāng)先進；第三，綠色材料與環(huán)境之間具有協(xié)調(diào)性，包括在綠色材料的生產(chǎn)過程中對能源與資源的消耗比較低，綠色材料在使用時對環(huán)境的污染比較低甚至無污染，在處理綠色材料時容易對其進行再回收，而且綠色材料的循環(huán)利用率比較高。綠色材料所具有的這些特點是其于普通材料進行區(qū)別的主要特征。綠色材料在研究時充分考慮到了它與資源、環(huán)境以及能源之間的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系。比如，一次性的塑料以及難以降解的快餐飯盒造成的"白色污染"已經(jīng)持續(xù)了很長一段時間，相關(guān)部門對此也非常重視，紙質(zhì)餐盒和購物袋的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，能夠有效的解決塑料污染的問題；在建筑業(yè)使用的材料方面，倡導(dǎo)在選材時遵循3R原則，即重復(fù)使用（Repeat）、減少使用（Reduce）和循環(huán)使用（Recycle）。

2.綠色設(shè)計的概念及特點

機械設(shè)計中的綠色設(shè)計對綠色選材的影響極大。綠色設(shè)計起源于人們對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所引起的環(huán)境和生態(tài)等問題的思索，體現(xiàn)了現(xiàn)代人類的生態(tài)環(huán)境意識。綠色設(shè)計能夠綜合考慮資源使用效率和環(huán)境保護，是可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。一般可分為三個步驟：第一，對材料流進行跟蹤，確保材料輸出與輸入之間的平衡；第二，對一些特殊產(chǎn)品及其種類的環(huán)境費用進行評估；第三，對設(shè)計過程要進行全方面、系統(tǒng)性的研究。

隨著時間的發(fā)展，綠色設(shè)計已經(jīng)受到越來越多設(shè)計者的青睞。同一般的設(shè)計相比，綠色設(shè)計具有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢。綠色設(shè)計除了要考慮產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、功能、成本等問題，還要注重產(chǎn)品對環(huán)境的影響，因此，在設(shè)計時必須注入新的設(shè)計方法和設(shè)計思想，充分考慮產(chǎn)品在使用、銷售以及報廢的過程中對周邊環(huán)境造成的影響。綠色設(shè)計要同時兼顧環(huán)境和產(chǎn)品二者的需求。綠色設(shè)計能夠為現(xiàn)代的生產(chǎn)節(jié)約能源和資源，從根本上減少對環(huán)境的污染，能夠為構(gòu)建社會主義和諧社會作出極大的貢獻。

3.綠色材料的選擇

3.1在機械設(shè)計中選擇綠色材料

一般材料在選擇時主要對材料的經(jīng)濟性和技術(shù)性進行考慮，常常忽視材料對環(huán)境的影響。在機械設(shè)計中選擇綠色材料主要考慮兩大因素：一是盡量使用能夠循環(huán)再利用的材料；二是盡量不用或少用不可循環(huán)使用的材料。

在機械設(shè)計中選擇綠色材料是保證可持續(xù)發(fā)展的重要出路。由于綠色材料與環(huán)境之間具有協(xié)調(diào)性，因而必將會成為材料發(fā)展史上的重要轉(zhuǎn)折?，F(xiàn)在，綠色材料已經(jīng)成為材料研究者追逐的熱點，雖然現(xiàn)階段綠色材料的發(fā)展面還不是很廣，相信在不久的將來必然會取得較大的突破和進展。比較明顯的一個例子就是綠色材料在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)容易存在腐蝕和長垢的問題，引起這些問題的原因一是由于微生物繁殖、空氣中的塵埃以及腐蝕等形成污垢，二是水中可溶性的金屬離子沉淀形成污垢。系統(tǒng)中污垢的存在會影響冷卻水的輸送效率，嚴(yán)重者甚至能夠影響設(shè)備的正常運行。傳統(tǒng)的處理方法就是定量、定期向水中加入殺菌劑、緩蝕劑以及阻垢劑等等，但是這些化學(xué)試劑相互干擾，效果并不好。因而，采用新型的綠色材料，如活性炭纖維等就成為很多企業(yè)的首選，不僅不會污染環(huán)境，還能夠降低系統(tǒng)的維護成本。

3.2在機械設(shè)計中減少使用的材料種類

機械設(shè)計中，在滿足基本使用功能的前提下，還要盡量避免使用多種材料，減輕對環(huán)境的污染，方便材料的回收再利用。比如，在對一個金屬箱進行設(shè)計時，就要避免使用不同的金屬焊接，還要將金屬箱設(shè)計為由多個部分獨立組成的、能夠拆分的整體，方便對其進行在利用。

3.3盡可能選用不加涂層的材料

現(xiàn)代很多產(chǎn)品為了設(shè)計的美觀性以及耐蝕性，會在材料表面添加大量的鍍層、涂層。這些涂料不僅本身具有毒性，也給產(chǎn)品的回收再利用帶來了相當(dāng)大的困難，而且對環(huán)境的污染也相當(dāng)嚴(yán)重。因此，在選材的過程中要盡量避開對這些材料的選擇。

3.4在機械設(shè)計中要選擇容易回的材料

當(dāng)一種材料報廢后，如果不能被回收利用，而且難以在自然中降解吸收，必然會對環(huán)境造成極大的污染。因此，在機械設(shè)計中，要選擇那些易于再生、回收以及對環(huán)境污染較少的材料。這樣的材料不僅能夠節(jié)約能源，還具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。發(fā)達國家如美、德等國對汽車等行業(yè)的材料易回收理念都相當(dāng)重視。

4.結(jié)語

現(xiàn)在，全球不可再生資源已經(jīng)在逐漸減少甚至枯竭，能源、資源供需矛盾日益加深，環(huán)境污染日益嚴(yán)重。因此，在機械設(shè)計中選擇綠色材料具有極為重要的意義。研究綠色材料在機械設(shè)計中的應(yīng)用對可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。雖然在現(xiàn)階段，綠色材料的發(fā)展還不是很迅速，但是隨著人們環(huán)境意識的增強，選擇綠色材料已經(jīng)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，綠色材料的時代已經(jīng)要到來了。 [科]

【參考文獻】

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