呂一心，周橙旻，李臻瑜

(南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計學(xué)院，江蘇南京 210037）

木材是家具行業(yè)的傳統(tǒng)材料，隨著全球木材原料產(chǎn)量減少，人們對環(huán)保理念的不斷提升，能夠替代傳統(tǒng)木材的家具新材料的研發(fā)和應(yīng)用將成為未來家具行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。新材料從出現(xiàn)到成熟運用的過程往往是復(fù)雜而漫長的，影響家具新材料發(fā)展的因素涉及科研支持、企業(yè)投入、市場接受程度、材料與家具的契合程度等諸多方面。本文將從國內(nèi)外家具新材料的研究發(fā)展以及市場上常見的家具新材料應(yīng)用分析，來探討目前家具新材料的發(fā)展方向，從宏觀上把握家具新材料的發(fā)展現(xiàn)狀，為家具新材料的研究提供參考。

1 家具材料的定義及發(fā)展

1.1 家具材料的定義

家具材料是制造家具的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，家具的基本功能、結(jié)構(gòu)及家具造型等都依附于其材料而存在。

有的材料是家具的“皮”，有的是家具的“骨”，兩者相輔相成、互為主次[1]。家具材料還與家具產(chǎn)品的使用形式、生產(chǎn)技術(shù)、使用功能等有密切關(guān)系，正確選擇合理的設(shè)計材料，才能滿足人們對家具設(shè)計產(chǎn)品的實際使用功能和精神享受功能[2]。

1.2 家具材料的發(fā)展

工業(yè)革命前，家具材料幾乎都是天然材料，到近代工業(yè)革命后，新材料技術(shù)和應(yīng)用產(chǎn)品如雨后春筍般在中國落地發(fā)芽。作為日常生活消費品，家具的傳統(tǒng)制作材料逐漸被使用量更少且成本更低的現(xiàn)代材料如刨花板、纖維板、玻璃、塑料、金屬等所取代[3]。近年來，技術(shù)比較成熟的新材料已經(jīng)能夠在家具市場上占有一席之地，在量產(chǎn)效能、環(huán)保等方面超越了原有材料，性能更加優(yōu)良的家具新材料逐漸成為了家具企業(yè)在市場脫穎而出的一大亮點，也成為了現(xiàn)代家具設(shè)計的重要突破口。

2 家具新材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 家具新材料國內(nèi)研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我國共有國家一類材料研究所及材料實驗室46所，主要集中于東部沿海區(qū)域，其中有中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所、中科院金屬所、中科院化學(xué)所、清華大學(xué)新材料實驗室等世界一流材料研究所；招收研究生的材料類研究所共36所，開設(shè)材料類專業(yè)的高等院校199所。此外，國內(nèi)還有研究材料的個人以及企業(yè)實驗室等不可計數(shù)。國際上，科學(xué)觀察（Science Watch）網(wǎng)在2011發(fā)布的2001～2010年全球頂尖100位材料學(xué)家中，有15名為華人科學(xué)家。

在“維普”“知網(wǎng)”“萬方”三大國內(nèi)學(xué)術(shù)平臺中搜索家具新材料相關(guān)的論文，其中維普有關(guān)新材料的相關(guān)文章30萬篇，知網(wǎng)7萬篇，萬方29萬篇，研究熱門主要有納米材料、復(fù)合材料、石墨烯、金屬材料等。以“家具材料”“家具新材料”為關(guān)鍵詞在三大國內(nèi)學(xué)術(shù)平臺中檢索，結(jié)果（圖1），“家具材料”相關(guān)文獻(xiàn)知網(wǎng)1695篇、萬方8243篇、維普198篇，“家具新材料”相關(guān)文獻(xiàn)知網(wǎng)151篇、萬方481篇、維普143篇。從數(shù)量上看，我國關(guān)于家具材料研究的文獻(xiàn)總數(shù)不多，對家具新材料的研究更是寥寥數(shù)篇。

（圖2）是2000～2019年三大國內(nèi)學(xué)術(shù)平臺有關(guān)家具新材料文獻(xiàn)數(shù)量變化情況的折線圖，不難發(fā)現(xiàn)，我國對于家具新材料的研究從2004年前后開始大幅提升，此后的十五年中研究數(shù)量呈波動狀態(tài)，整體數(shù)量呈上升態(tài)勢。在梳理三大國內(nèi)學(xué)術(shù)平臺關(guān)于家具新材料文獻(xiàn)的研究內(nèi)容時發(fā)現(xiàn)，除了維普有少量關(guān)于木塑復(fù)合材料、納米纖維等新材料的文獻(xiàn)，其他兩個平臺更多研究的的是傳統(tǒng)家具材料與設(shè)計、風(fēng)格等相關(guān)課題，真正對于新材料的研究篇幅極少。

總的來說，我國關(guān)于家具材料的研究機構(gòu)覆蓋范圍廣，涵蓋領(lǐng)域?qū)?，但專業(yè)的學(xué)術(shù)研究人員、研究成果少，研究內(nèi)容和深度還有待提高。

2.2 家具新材料國外研究情況

現(xiàn)階段美國擁有世界上最多和最頂尖的新材料科研機構(gòu)，新材料研究所全國共有210所，其中包括世界頂尖的橡樹嶺復(fù)合材料國家實驗室、阿貢國家實驗室以及NASA國家實驗室等新材料研究所；歐日韓合計共有123所新材料實驗室，其中德國馬克斯普朗克科學(xué)促進(jìn)學(xué)會、英國國家復(fù)合材料中心、日本國立材料研究所、日本國家高級產(chǎn)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院、韓國材料研究所等也是世界頂尖的材料研究所。在QS世界大學(xué)排名（QS Wor ld University Rankings）2018年發(fā)布的材料科學(xué)專業(yè)前50名的高等院校排名中，美國有16所上榜，前十名中的美國高校更是占據(jù)半數(shù)，其中第一第二名也是美國高校；其次，中國和中國香港合計有7所高校入榜，英國、韓國、日本和德國各有4所，其中前50名高校按國家分?jǐn)?shù)量占比（圖3）。

表1 2018年SCI收錄材料科學(xué)類期刊影響因子排名前二十名

表2 成熟型新材料的市場應(yīng)用

國外對于家具新材料的研究相較于國內(nèi)時間更早、范圍更廣、研究更深入。國外新材料研究更多偏向于科學(xué)研究，往往針對某一材料的耐候性、耐水性、隔火性等性能優(yōu)化深入研究，而在材料與設(shè)計的結(jié)合方面較少提及。（表1）是2018年SCI收錄的材料科學(xué)類期刊影響因子及前十排名。從表中可看出，除了發(fā)行于英國的《自然》和美國的《科學(xué)》兩本較為權(quán)威的綜合性材料科學(xué)雜志之外，其它大多數(shù)期刊都是針對材料科學(xué)的專門期刊，在不同類型的新材料領(lǐng)域中有不同的權(quán)威科學(xué)雜志。

綜上，國外的新材料學(xué)術(shù)研究水平無論是從廣度或是深度都領(lǐng)先于中國，而美國則處于世界領(lǐng)先的地位，其次是世界其他經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的國家?？梢娦虏牧系陌l(fā)展和研究已經(jīng)成為世界各國科技發(fā)展的重要部分，大多數(shù)的發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家都已開始重視新材料的研究，并且愿意為此投入大量的財力和人力，許多國家也已經(jīng)取得了令人滿意的成績。不僅現(xiàn)在，未來很長一段時間內(nèi)，新材料的研發(fā)將依然是衡量一個國家科研水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。

3 新材料的市場發(fā)展趨勢

學(xué)術(shù)研究之外，市場應(yīng)用是材料生命的延續(xù)。在市場上受歡迎的材料會越來越好，不被市場認(rèn)可的材料則會走下坡路。筆者對目前國內(nèi)家具市場中的新材料進(jìn)行了收集與分類，將其歸類為成熟量產(chǎn)型與小眾實驗型和再生合成型三大類，并分析近年來家具新材料的市場應(yīng)用及未來的發(fā)展趨勢。

3.1 成熟量產(chǎn)型新材料市場發(fā)展趨勢

所謂成熟型的新材料是指企業(yè)愿意為這類新材料進(jìn)行投入或做為銷售賣點，內(nèi)部形成該材料較為完善的生產(chǎn)線，快速向市場輸出此類產(chǎn)品，同時市場上有接受此種材料的受眾群體，使商品形成完整閉環(huán)，在此后很長一段時間內(nèi)持續(xù)不斷地進(jìn)行生產(chǎn)實踐。此類材料是新材料中與家具結(jié)合程度比較好的，并且使消費者更能接受的，主要有紙質(zhì)材料、3D打印材料、碳纖維材料、亞克力材料、隔音板、混凝土材料等[4]（表2）。每種材料都有各自的優(yōu)缺點，其中較具有代表性的就是碳纖維材料和3D打印材料。

碳纖維是一種復(fù)合纖維，具有持久耐熱性好、抗熱脹和沖擊性優(yōu)良、熱脹和膨脹阻力系數(shù)低、節(jié)能、耐熱抗腐蝕、耐熱輻射、超輕質(zhì)量等優(yōu)良的物理化學(xué)性能，目前碳纖維的技術(shù)工藝尚未成熟，價格昂貴，因此尚未得到市場的完全認(rèn)可和廣泛運用[5-6]。

3D打印目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于大型建筑和機械工業(yè)等建筑設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域[7]，家具上也開始出現(xiàn)成熟的3D打印產(chǎn)品。相比較于傳統(tǒng)的天然木材、竹材等，3D打印在節(jié)省了實木材料的使用同時，能實現(xiàn)實木家具更復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)，充分展示家具設(shè)計之美[8]。但3D打印在量產(chǎn)中價格昂貴、速率慢，目前仍以個性化定制或局部打印為主[9]。

3.2 小眾實驗型新材料市場發(fā)展趨勢

小眾型新材料主要的特點在于這些材料一般誕生于設(shè)計師工作室與高校，是充滿了實驗性、展示設(shè)計者奇思妙想的一類材料。這類材料主要展現(xiàn)的是家具材料各種各樣的可能性以及發(fā)展趨勢，并不能很好地適應(yīng)量產(chǎn)的流水線，難以被公司和企業(yè)應(yīng)用于生產(chǎn)。比如Oskar Zieta使用的FiDU金屬成形技術(shù)制作的充氣金屬家具、管材家具和lewu design使用的環(huán)保硅基發(fā)泡膠材料等（表3）。

3.3 再生合成型新材料市場發(fā)展趨勢

除了以上兩類，利用食物殘渣、海洋垃圾等制作的環(huán)保材料，新型人造板、改性木復(fù)合材料、軟木材等環(huán)保材料以及其他新型材料也是目前非常具有發(fā)展前景的新型家具材料[10-11]（表4）。這類材料由于技術(shù)還不成熟，各方面性能還在研究中，但確有巨大的發(fā)展?jié)撃?，比如改性速生楊能夠緩解木材資源緊張[12]，且價格較低；木塑復(fù)合材料一直都是地板的用材，近年來開始有運用在衛(wèi)浴和廚房家具的趨勢，但未能擺脫市場認(rèn)知度低、造型單一、標(biāo)準(zhǔn)制定不完善等發(fā)展瓶頸[13]。雖然再生合成型新材料尚未有成熟的家具產(chǎn)品出現(xiàn)，但隨著技術(shù)的發(fā)展一定能在不久的將來推動家具行業(yè)的發(fā)展。

圖1 知網(wǎng)、萬方、維普上有關(guān)于家具材料的文獻(xiàn)數(shù)量情況統(tǒng)計

圖2 2000-2019年知網(wǎng)、萬方、維普上有關(guān)于家具新材料的文獻(xiàn)數(shù)量變化情況

圖3 2018年QS世界大學(xué)材料科學(xué)專業(yè)排名前五十高校國家數(shù)量占比

表3 小眾型新材料的市場應(yīng)用

表4 再生合成型新材料的市場應(yīng)用

4 結(jié)語

綜上，不難發(fā)現(xiàn)我國現(xiàn)階段家具新材料研究滯后于國外，相關(guān)的學(xué)術(shù)研究整體上呈現(xiàn)出數(shù)量不足、研究層次不深入及缺乏創(chuàng)新等特點，而解決這一問題一方面需要以產(chǎn)學(xué)研的深度融合為主，加強各企業(yè)和高校之間的學(xué)術(shù)交流，另一方面更需要突破行業(yè)壁壘，往更前沿的新材料科學(xué)發(fā)展，借助我國新材料科學(xué)發(fā)展的東風(fēng)，將家具與更先進(jìn)的材料結(jié)合，找到家具設(shè)計發(fā)展的新方向[14]。

在市場流行的新材料中，家具新材料目前的發(fā)展趨勢傾向于環(huán)保、輕便、美觀、性價比高的特性。雖然短時間內(nèi)新材料還不能撼動傳統(tǒng)材料在家具市場上的主導(dǎo)地位，但新材料的出現(xiàn)既為市場注入了新的血液，也將借由市場的火爐粹煉出順應(yīng)市場發(fā)展的新型材料[15]。

家具新材料的發(fā)展對于家具行業(yè)的健康發(fā)展具有非常重要的意義，鑒于目前我國家具新材料發(fā)展過程中遇到的一些問題，必須及時找準(zhǔn)方向，理清思路，更好的進(jìn)行學(xué)科結(jié)合，指引國內(nèi)家具材料的新發(fā)展方向。