第一篇：關(guān)于傳達(dá)功能家具設(shè)計論文

1傳統(tǒng)元素在家具設(shè)計中的傳達(dá)功能性解析

當(dāng)一種藝術(shù)形式成為了符號，便具有了傳達(dá)的功能，傳統(tǒng)元素便是如此，傳統(tǒng)元素在現(xiàn)代家具中的應(yīng)用是建立在符號化的能指及所指基礎(chǔ)上，是內(nèi)涵與外延的對立統(tǒng)一。

1.1內(nèi)涵的功能性解析

符號學(xué)中強(qiáng)調(diào)符號的能指與所指，而內(nèi)涵的功能性是建立在符號的所指語義基礎(chǔ)上的，兩者存在一定的對應(yīng)關(guān)系。傳統(tǒng)元素的內(nèi)涵容納了社會意識形態(tài)、個人情感表現(xiàn)、文化意義傳達(dá)等多方面，中國傳統(tǒng)元素在家具設(shè)計中的應(yīng)用是一種對時代性文化特征的功能性表現(xiàn)及個人情感的傾訴。符號中所指所表現(xiàn)的語義并不是一成不變的，而是隨著時代的發(fā)展發(fā)生著一系列變化，同時因文化差異及審美需求的變化而發(fā)生改變，也就是說不同的文化或者時代背景條件下，我國傳統(tǒng)元素所表現(xiàn)出的符號化特征有著不同的發(fā)展趨勢，同時也會產(chǎn)生不同價值。傳統(tǒng)元素在家具設(shè)計中的應(yīng)用建立在內(nèi)涵功能性的基礎(chǔ)上，是一種凌駕于使用功能之上的特殊情感，能夠塑造特殊的文化意境，同時也透漏出不同的審美意向。

1.2外延的功能性解析

中國傳統(tǒng)元素的外延功能性解讀建立在對符號的能指語義基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)元素作為一種可以感知的客觀存在，有其獨立的外形，也有其獨有的物質(zhì)功能性，也就是有其獨立的使用功能及文化價值。首先，傳統(tǒng)元素在家具設(shè)計中的能指語義由外形、色彩、材質(zhì)、紋理等語義構(gòu)成，人們可以直觀感知其物質(zhì)功能性，也就是家具設(shè)計可以借助傳統(tǒng)元素的能力呈現(xiàn)其功能性。其二，中國傳統(tǒng)元素的物質(zhì)功能性并非僅僅是其使用價值的呈現(xiàn)，而是有著更深的層次的表現(xiàn)，比如代表了中國優(yōu)秀造型藝術(shù)及民族藝術(shù)的黃花梨圈椅，不僅僅彰顯出是過人的智慧，而且也體現(xiàn)出獨特的審美價值及社會認(rèn)同感，這種外延性特征如果在家具設(shè)計中巧妙運用，可以有效增強(qiáng)人們對傳統(tǒng)藝術(shù)的認(rèn)知度與保護(hù)意識，提高用戶的文化品味。

2傳統(tǒng)元素在家具設(shè)計中的應(yīng)用原則

隨著科技的迅猛發(fā)展，伴隨著全球化的影響，中國的家具設(shè)計正在被西方的思想侵蝕著，文化的發(fā)展逐漸變得單一化。設(shè)計師在設(shè)計家具時，汲取傳統(tǒng)元素中的部分精髓的同時，也要遵循設(shè)計原則，才能夠很好地將文化的民族性、特色性體現(xiàn)出來，這已經(jīng)成為設(shè)計領(lǐng)域很重要的原則。優(yōu)秀的作品往往能在我們情感深處產(chǎn)生共鳴，并能夠很好地詮釋我們民族的文化。

2.1在布局中的應(yīng)用

對于中國風(fēng)格來說，在布局上可以從多個方面進(jìn)行體現(xiàn)。在中國的傳統(tǒng)文化中“中庸之道”擁有不可替代的地位，它不僅體現(xiàn)在中國人的生活習(xí)慣上，同樣也體現(xiàn)在為人處世上，使?jié)夂竦奈幕趥鹘y(tǒng)家具設(shè)計中發(fā)揮得淋漓盡致。設(shè)計師在設(shè)計家具的同時也會注重造型的左右對稱，以及裝飾圖案的分布，詮釋了我們民族文化“中規(guī)中矩”的美。對稱式的布局不僅僅體現(xiàn)在這些上面，還有家具的數(shù)量，擺設(shè)的位置，其中位置是否是在房間的中軸線上等等。這樣的陳設(shè)方式看起來莊重而沉穩(wěn)，也符合了用戶傳統(tǒng)的審美觀念。在現(xiàn)代的家具設(shè)計中，把握“以人為本”的思想，將傳統(tǒng)家具設(shè)計的精華加以提煉并升華，在把握傳統(tǒng)元素的神韻的同時，通過適當(dāng)?shù)墓に嚒⑹址ńo予加工，以求達(dá)到匠心獨運之妙。

2.2在色彩中的應(yīng)用

色彩在家具設(shè)計中發(fā)揮著重要的作用，對其合理的使用，能在一定程度上提升美的感受。隨著人們審美情趣的不斷提高，在家具色彩的選擇、周圍環(huán)境與家具的色彩配置中的選擇也越來越挑剔。色彩作為家具設(shè)計中重要的元素，在家具設(shè)計的人性化、個性化設(shè)計上擁有不可替代的作用，因此合理地把握色彩在家具設(shè)計的應(yīng)用，才能夠讓傳統(tǒng)元素在家具設(shè)計中達(dá)到更加完美的效果。在進(jìn)行家具設(shè)計配色時，主要遵循“墻淺、地中、陳設(shè)深”的原則。其次，在選擇顏色時，同樣還要考慮材料的各方面配置，要將二者進(jìn)行充分的考慮達(dá)到合理的應(yīng)用。材料作為色彩表現(xiàn)的載體，同時受光源的影響體現(xiàn)著不同的色彩傾向。一種風(fēng)格由一種材料，而材料本身的色彩也代表著一定的屬性。當(dāng)看到明黃和朱紅兩種顏色為主的搭配，裝飾華麗、氣勢磅礴，我們一定會聯(lián)想到皇家建筑，這是色彩的詞匯，家具設(shè)計的詞匯則來自材料的表達(dá)。材料組合是有語言的，會說話的，同樣它們的圖案和色彩也是有語言的。它們就是靠這些語言描繪出天馬行空的美妙世界。

2.3在造型中的應(yīng)用

中國上下五千年的發(fā)展形成了獨特、龐大的文化體系，中國的傳統(tǒng)元素以其獨特的魅力在浩瀚的設(shè)計星河中熠熠生輝、光彩奪目。中國傳統(tǒng)元素經(jīng)過時代的洗禮，在形式、內(nèi)容等方面有著亙古不變的美，將它的神韻巧妙地植入家具設(shè)計中，讓二者巧妙地融合到一起，賦予家具設(shè)計和諧完整的“民族之美”。在進(jìn)行家具設(shè)計時，絕對不允許照搬傳統(tǒng)元素原本的造型，而應(yīng)當(dāng)從形狀、色彩以及材質(zhì)等方面汲取靈感，多方面挖掘與設(shè)計主題相關(guān)的元素進(jìn)行設(shè)計，以此來體現(xiàn)設(shè)計主題的個性特點及風(fēng)格。除此之外，在對其進(jìn)行一定程度上的現(xiàn)代化處理，定能達(dá)到更加和諧完美的效果。

3傳統(tǒng)元素在家具設(shè)計中的應(yīng)用策略

前文提到，不論是在外延，還是在內(nèi)涵方面，傳統(tǒng)元素應(yīng)用于家具設(shè)計都有著極高的價值，而如何將傳統(tǒng)元素融入家具設(shè)計，筆者將根據(jù)自己的理解及設(shè)計實踐進(jìn)行總結(jié)和分析。

3.1對傳統(tǒng)元素的直接運用

傳統(tǒng)元素的藝術(shù)地位是不容小覷的，而將其引入家具設(shè)計，必然會對家具設(shè)計注入新的活力，同時也符合了人們返璞歸真的藝術(shù)追求。中國的傳統(tǒng)元素有著典型的地域化特征，而且其圖案紋樣、造型特征都較為明顯，特別是一些傳統(tǒng)家具設(shè)計中的常用元素，比如桌案、圈椅等，現(xiàn)代家具中大可直接拿來使用，這種使用看似簡單，但是對獨特藝術(shù)文化魅力的傳承有著積極的作用。當(dāng)然這種運用也不單純是隨手拿來，堆疊拼湊，而是融入了作者思想的再設(shè)計，這種再設(shè)計是保證傳統(tǒng)元素形體性特征的基礎(chǔ)上完成，以家居的再設(shè)計去映襯傳統(tǒng)元素，在現(xiàn)代設(shè)計中挪用典型紋樣，如龍鳳呈祥、太極八卦、吉祥文字等等，不僅提升了家具設(shè)計的裝飾性，而且將傳統(tǒng)文化注入到設(shè)計中。

3.2對傳統(tǒng)元素的再設(shè)計

并不是所有的傳統(tǒng)元素都能直接使用，而且考慮到家具設(shè)計的功能性與系統(tǒng)性需求，家居設(shè)計中運用傳統(tǒng)元素還需要建立在對傳統(tǒng)元素充分理解的基礎(chǔ)上，同時對傳統(tǒng)元素的一些構(gòu)圖特征、色彩、文字等進(jìn)行必要的再設(shè)計，之后再融入家具設(shè)計中，只有這樣，才能承載文化的基礎(chǔ)上更加符合當(dāng)代人的審美需求，而且更容易實現(xiàn)家居的功能性。隨著社會的不斷發(fā)展，人們的審美需求也會隨之變化，因此簡單的傳統(tǒng)元素堆疊無法滿足當(dāng)代人的審美需求，這個時候，我們就不僅僅需要對傳統(tǒng)元素進(jìn)行再設(shè)計，而是需要在把握傳統(tǒng)元素神韻及精髓的基礎(chǔ)上，吸收接納現(xiàn)代思想，并且將其融會貫通，形成一種新的視覺形象，將這種新的形象融入家具設(shè)計中。

3.3對傳統(tǒng)元素神韻的應(yīng)用

馮冠超先生指出：“真正具有世界性的藝術(shù)，絕不誕生在民族藝術(shù)貧乏頹萎的地方，而必是誕生在民族藝術(shù)繁榮茁壯的土壤上?！眰鹘y(tǒng)藝術(shù)的形體可能無法滿足人們的需求，但是中國天人合一、中庸、以人為本的傳統(tǒng)思想仍然在潛移默化中影響人們的行為，而這也正是傳統(tǒng)藝術(shù)的精髓所在。當(dāng)今的家具設(shè)計可能已經(jīng)完全脫離了傳統(tǒng)元素的形，但是仍然離不開其神韻的影響。元素的使用有顯性與隱性之分，家具設(shè)計中沒有明顯運用傳統(tǒng)元素，并不代表這種元素不存在，而很可能傳統(tǒng)元素僅僅是以一種立場、一種態(tài)度或者一種精神的方式存在，比如當(dāng)今的中國特色家具設(shè)計并非都具有固定的中式紋樣，而僅僅是在形體的相似性、色彩的統(tǒng)一性、神韻的契合性等方面入手進(jìn)行設(shè)計，同樣可以體現(xiàn)出典型的中式特色，而且這種家具設(shè)計更容易被年輕人所接受。當(dāng)然這也是家具設(shè)計發(fā)展的必然趨勢，也是傳統(tǒng)元素在家具設(shè)計中應(yīng)用的必然趨勢。

4結(jié)語

家具設(shè)計不僅僅是為了滿足一種功能化需求，而需要考慮到使用者的精神需求，這種精神需求強(qiáng)調(diào)一種歸屬感與親切感，好的家具設(shè)計會讓使用者愛不釋手，而這就需要以一種文化的認(rèn)同感為基礎(chǔ)。傳統(tǒng)元素融入家具設(shè)計恰恰能很好地解決這個問題，特別是在有著悠久歷史文化的中華民族。我們相信，經(jīng)過幾代設(shè)計師的不斷努力，傳統(tǒng)元素在家具設(shè)計中的應(yīng)用將逐漸脫離基礎(chǔ)的形體借代，而走向更加深入、更加多樣化的設(shè)計新局面。

第二篇：辦公家具設(shè)計研究論文

中國辦公家具市場正在以每年10%的速率增長，根據(jù)中國家具協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)，2010年中國家具業(yè)的生產(chǎn)總值達(dá)到7300億人民幣，民用家具占其中的70%，辦公家具占30%，辦公家具行業(yè)處在一個很好的淘金時期。本項目受地方企業(yè)委托，基于企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)條件，為其開發(fā)辦公家具產(chǎn)品，適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)的辦公需求。

一辦公家具市場概況

辦公家具消費主要集中在兩類消費群：企業(yè)和政府。高端消費群如歐美跨國公司在華企業(yè)、政府機(jī)關(guān)、銀行等辦公場所基本被國外家具業(yè)巨頭如赫爾曼米勒、海沃氏、HNI等企業(yè)的產(chǎn)品占領(lǐng)。中國家具出口盡管已達(dá)200億美元，但大多走的都是低端路線，不少家具生產(chǎn)企業(yè)僅僅是國外品牌的廉價制造基地，成本優(yōu)勢也在逐年喪失。目前國內(nèi)尚沒有哪家辦公家具公司能占到辦公家具生產(chǎn)總值1%的份額，而國外成熟市場前三名的品牌占到30%以上的市場份額，如2001年美國Steelcase營業(yè)額近240億人民幣，日本Kokuyo也有180億人民幣。與此同時，近幾年來歐美市場的低迷正在迫使出口企業(yè)回頭瓜分國內(nèi)市場，加劇了企業(yè)之間的競爭。辦公家具的銷售渠道經(jīng)歷了從家具賣場、品牌獨立店到品牌店中店的發(fā)展過程。隨著互聯(lián)網(wǎng)電商的普及，辦公家具實體店的銷售受到了互聯(lián)網(wǎng)的巨大沖擊。辦公家具的設(shè)計則經(jīng)歷了從大眾化、差異化、定制化到個性化的發(fā)展過程。個性化（選配）服務(wù)將通過網(wǎng)絡(luò)和由消費者直接參與共同設(shè)計來完成，產(chǎn)品競爭從服務(wù)意識的競爭轉(zhuǎn)向服務(wù)技術(shù)的競爭。微利時代來臨，產(chǎn)品生命周期逐步縮短，企業(yè)需要差異化的經(jīng)營戰(zhàn)略，富于創(chuàng)意和特色的家具企業(yè)才能保持旺盛的成長勢頭。

二辦公家具產(chǎn)品調(diào)研

家具設(shè)計的瓶頸在于家具產(chǎn)品涉及的材料和結(jié)構(gòu)種類繁多，家具設(shè)計的創(chuàng)新很多時候依賴于材料和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。以下是對辦公家具產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)要素的調(diào)研和分析：

1辦公家具的功能和材料要素

系列辦公家具的功能部件一般為：辦公隔斷、員工桌、經(jīng)理桌、洽談桌、會議桌、文件柜等六部分。辦公家具所用材料涉及面非常廣泛，常用板材有刨花板、細(xì)木工板或PVC板；常用面材為鋼板、鋁合金板、玻璃等；常用管材為鋁合金型材、鋼管；常用修飾材料有鐵絲網(wǎng)、人造革、布藝、橡膠等等。

2辦公家具結(jié)構(gòu)要素

家具結(jié)構(gòu)即家具構(gòu)件的組合與連接方式，它取決于材料和工藝的發(fā)展，如金屬家具、塑料家具、藤家具、木家具等都有自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點。家具結(jié)構(gòu)受材料屬性的約束比較大，同時要兼顧制造成本和工藝條件，以及造型樣式的需要。不同類型的家具可以有相同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如中國傳統(tǒng)家具常用的榫卯結(jié)構(gòu)，可以運用于支撐類家具如座椅和儲藏類家具如書柜中。不同材料的家具卻通常具有不同的結(jié)構(gòu)方式，如鋼木家具、實木家具、藤制家具可以有完全不同的結(jié)構(gòu)方式，因此，辦公家具結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的考慮通常在材料選定之后。

3辦公家具人機(jī)要素

辦公家具在人機(jī)方面需要考慮的因素主要表現(xiàn)為：合適的桌面高度、大小和容膝空間；擁有支肘板的桌面更人性化；合適的屏風(fēng)高度和材質(zhì)，相對隔離且方便溝通；抽屜拉手的人性化設(shè)計；桌面物品擺放設(shè)計；方便電腦使用的人性化設(shè)計，其中包括接線盒位置、主機(jī)箱位置、散熱孔、拔插優(yōu)盤等。

4辦公家具模塊化考慮

傳統(tǒng)的家具由零部件組成，而模塊化家具則由模塊組成。模塊是可組成系統(tǒng)的、具有良好的可重用性和完整接口的單元。家具模塊劃分指的是通過對家具的功能進(jìn)行分解，將具有相同或相似的單元分離，用模塊化原理對之進(jìn)行統(tǒng)一、歸并、簡化，形成具有特定功能和接口結(jié)構(gòu)的通用獨立單元，即模塊。模塊化設(shè)計要求遵循通用性原則、互換性原則、系列化原則。家具板材的直線切割要考慮模數(shù)問題，曲線切割則要考慮減少廢料和廢料利用的問題。

三辦公家具用戶調(diào)研

本項目的用戶調(diào)研主要從三方面展開，一是針對辦公室職員、部門經(jīng)理、企業(yè)負(fù)責(zé)人的訪談，二是辦公家具使用情況的問卷調(diào)查，三是不同辦公環(huán)境的現(xiàn)場照片分析。從中發(fā)現(xiàn)用戶在辦公家具使用過程中存在的問題依次為：

1物品擺放混亂：隨身包、衣服、水杯、垃圾桶、紙巾、盆景等隨身物品沒有歸屬

2團(tuán)隊之間技術(shù)交流不方便：如工程師們就產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行互動和討論

3桌面高度不能適應(yīng)不同身高的人體尺寸

4長時間坐著辦公致使腰背肌肉酸痛

5電源線網(wǎng)絡(luò)線數(shù)據(jù)線混亂

6拔插優(yōu)盤不方便等辦公家具不僅僅是一張放置電腦的桌子，它是辦公職員在公司的一個小家的縮影。因此在辦公家具設(shè)計的過程當(dāng)中，必須充分考慮使用方面的功能性，以上用戶調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的問題是辦公家具設(shè)計中的重要參考。

四辦公家具設(shè)計趨勢

互聯(lián)網(wǎng)給我們的生活帶來了顛覆性的變化，對辦公環(huán)境產(chǎn)生的影響也是革命性的。形形色色的創(chuàng)意公司、小微企業(yè)如雨后春筍般入駐到各種產(chǎn)業(yè)園區(qū)，辦公家具的設(shè)計也相應(yīng)出現(xiàn)了以下的設(shè)計趨勢：

（1）風(fēng)格化：色彩的大膽運用、創(chuàng)意風(fēng)格和主題設(shè)計直追民用家具。如將回紋、云紋、八角亭等中式元素融入設(shè)計，或者以簡潔、非對稱、甚至夸張的幾何形態(tài)來強(qiáng)調(diào)存在感。

（2）模塊化：以不同形狀的面板，搭配不同材質(zhì)和形態(tài)的桌腳、電腦主機(jī)柜、桌面文件柜、抽屜柜、立式文件柜等功能模塊，實現(xiàn)多種功能組合，滿足不同的辦公需求。

（3）智能化：輕輕一按即可全部自動上鎖的抽屜，對辦公室實現(xiàn)電子控制的觸摸屏，能實現(xiàn)空間情景燈光設(shè)置的記憶遙控器，觸摸感應(yīng)彈開的柜體；輕松實現(xiàn)升降的圣奧I-WORK主管桌等。

（4）彈性化：移動辦公，在有限的辦公空間內(nèi)，可根據(jù)工作要求將獨立的辦公室變成大會議室、將獨立的辦公桌組成會議桌，其辦公家具都將非常易于重組。彈性辦公家具的核心概念即資源的最大化利用，由此而帶來辦公家具組合的多樣性。

五設(shè)計思路

基于以上對辦公家具市場、辦公家具產(chǎn)品、辦公家具用戶、辦公家具設(shè)計趨勢等的調(diào)研與分析，在與企業(yè)進(jìn)行充分溝通的前提下，為企業(yè)制定如下設(shè)計思路：

六設(shè)計實踐

首款設(shè)計為“低成本設(shè)計”，具體設(shè)計定位如上表所述。經(jīng)過草圖構(gòu)思、草圖評審、三維建模及渲染、效果圖評審、設(shè)計深入、場景渲染等環(huán)節(jié)，最終確定方案效果如下圖。這是一款員工桌組合的設(shè)計，產(chǎn)品英文命名為“jejec”，是中文名“步步高”的英譯。設(shè)計理念如下：形態(tài)：產(chǎn)品整體以直線和折線為基本造型線，簡潔端莊，符合現(xiàn)代辦公家具的發(fā)展趨勢。色彩：本設(shè)計以白色為主色調(diào)，輔助以深灰色，營造出潔凈和安靜的氛圍，同時具備品質(zhì)感。黑白主色中添加綠色低屏，為優(yōu)雅整潔的辦公環(huán)境帶來一抹生機(jī)和亮色。功能：為每一位員工配備了一個中等高度的柜子，含兩個抽屜，兩層擱架。下層適宜擺放書籍、個人用品等雜物；上層可擺放盆景，或者與同事交流。主機(jī)箱柜的內(nèi)側(cè)面開有條形線槽，以便手機(jī)充電線或耳機(jī)線的接入；電腦的電源線等從柜子內(nèi)側(cè)面的圓形線槽接入，保證了工作臺面的完整性。材料：本設(shè)計桌面材料為價格較低的層壓板，符合低成本設(shè)計的要求。桌子支撐架為鋼管，桌腿采用鋼板折彎，不需要額外的配飾和模具，同樣符合低成本設(shè)計的要求。

結(jié)語

任何一種產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)，都是建立在對產(chǎn)品的深刻理解之上的。在辦公家具的設(shè)計開發(fā)過程中，材料本身的局限性限制了產(chǎn)品的造型自由度（如桌面和柜體必須為板材），而材料與結(jié)構(gòu)的多樣化，增加了設(shè)計調(diào)研和構(gòu)思的難度。本文僅在辦公家具設(shè)計方面作了一些粗淺的嘗試，希望能為相關(guān)設(shè)計人員提供一定的參考。

第三篇：互聯(lián)網(wǎng)時代智能化辦公家具設(shè)計論文

摘要：

通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的影響對辦公家具的影響，指出了智能化家具出現(xiàn)的必然性。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)時代下智能辦公家具的構(gòu)成以及智能化辦公家具的實例，提出了智能化辦公家具的設(shè)計理念，總結(jié)出了在互聯(lián)網(wǎng)時代下，智能化辦公家具必將走向大眾化。

關(guān)鍵詞：智能化家具；互聯(lián)網(wǎng)；辦公家具；設(shè)計

一、引言

互聯(lián)網(wǎng)作為第三次科技革命的核心，對人們的工作生活產(chǎn)生了巨大的影響。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對與其辦公生活密不可分的辦公家具產(chǎn)生了新的需求，與此同時，新型辦公方式的出現(xiàn)，也就對辦公家具產(chǎn)品提出了更高的要求。本文通過對互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對智能化辦公家具的影響，提出智能化辦公家具的發(fā)展趨勢，從而為日后的辦公家具設(shè)計研究提供一定的參考。

二、互聯(lián)網(wǎng)時代的到來

互聯(lián)網(wǎng)又稱網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)，或因特網(wǎng)（Internet），始于1969年的美國，是網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間相互聯(lián)結(jié)而組成的龐大網(wǎng)絡(luò)體系[1]?；ヂ?lián)網(wǎng)通過不斷的發(fā)展已成為工作和生活中不可或缺的一部分。20世紀(jì)60年代，互聯(lián)網(wǎng)還處于起步階段，應(yīng)用范圍也僅限于相應(yīng)的科研機(jī)構(gòu)和軍事機(jī)構(gòu)，而與之相連接的也僅限于幾個主機(jī)在小范圍內(nèi)實行。此后，在1978年，TimBerners等提出了一種分類互聯(lián)網(wǎng)信息的協(xié)議，后稱為004km.cnputing），即人們可以在任意時間和地點通過向適應(yīng)的終端與網(wǎng)絡(luò)來獲取信息以及服務(wù)，這便是移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)研究的開端[3]。人們可以通過移動終端（智能手機(jī)、PDA、平板電腦等）連接移動通信網(wǎng)絡(luò)（2G、3G、WLAN等）來進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)獲取信息。在21初，以iphone為代表的移動終端的出現(xiàn)為標(biāo)志，人們正式邁入了移動互聯(lián)網(wǎng)時代。如今，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面，與此同時，也影響到了人們?nèi)粘＾k公。在互聯(lián)網(wǎng)時代，辦公人員經(jīng)常通過互聯(lián)網(wǎng)終端來處理相關(guān)事務(wù)，從而工作方式與習(xí)慣也隨之發(fā)生了改變。現(xiàn)在，辦公形態(tài)更加的細(xì)化，以團(tuán)隊為單位的辦公方式普遍存在，在各種新形勢的要求下，辦公人員也更希望能使自己的辦公生活變得更為輕松，而智能化辦公家具的出現(xiàn)滿足了辦公人員在這一方面的需求。

三、智能化辦公家具的設(shè)計

智能（intelligenceandability），在《新華字典》里面的釋義為智慧和能力。而智能化，則是指由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一個方面的應(yīng)用[4]，如：智能化系統(tǒng)、住宅智能化系統(tǒng)、醫(yī)院智能化系統(tǒng)等。

1、智能化辦公家具

智能化辦公家具，則是指利用微電子、通訊技術(shù)、通訊與網(wǎng)絡(luò)、自動控制、IC卡技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等，通過適宜的結(jié)構(gòu)和接口，可模擬人的智能活動過程以及自動實現(xiàn)特定功能并與各子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起的辦公家具產(chǎn)品[5]。

2、智能化辦公家具的組成與控制技術(shù)

1）智能化辦公家具的組成智能化辦公家具的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大概包括五個部分：控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、傳感器、工作裝置（家具本體）[6]。控制系統(tǒng)的核心部分是控制器，它由存存器、微處理器以及相關(guān)的驅(qū)動電路等組成；而執(zhí)行系統(tǒng)則是根據(jù)控制系統(tǒng)所發(fā)出的相關(guān)指令來進(jìn)行工作；傳動裝置則可以用來調(diào)節(jié)相應(yīng)的高度和角度，以方便使用；傳感器便是辦公家具的感覺器官，以上四部分與家具本體的結(jié)合則形成了智能化辦公家具的系統(tǒng)。

2）智能化辦公家具的控制技術(shù)智能化辦公家具的技術(shù)基礎(chǔ)包括了傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、家具設(shè)計與制造技術(shù)以及智能控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等[7]。在此，主要介紹以下三種技術(shù)。傳感技術(shù)主要是指傳感器與自動檢測技術(shù)。傳感器通常由敏感元件及測量線路組成，是獲取信息的裝置[8]。傳感器在智能化家具系統(tǒng)中相當(dāng)于人類的感覺器官，通過對外界環(huán)境的感知，將信息準(zhǔn)確無誤的傳達(dá)給控制裝置，使控制裝置能精確的發(fā)出指令，實現(xiàn)系統(tǒng)的控制。微電子技術(shù)的發(fā)展離不開集成電路技術(shù)與半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過微電腦與微處理機(jī)以及通訊技術(shù)的結(jié)合，從而推動了信息革命的產(chǎn)生。把辦公家具與微電子技術(shù)相結(jié)合，能形成讓辦公者事半功倍的智能化辦公家具產(chǎn)品。伺服驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從液壓到電氣的過程，同時，他的發(fā)展離不開磁性材料技術(shù)、通信技術(shù)與半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展[9]。智能化辦公家具的執(zhí)行裝置離不開伺服驅(qū)動技術(shù)，此技術(shù)應(yīng)用的在一定程度上影響了智能化辦公家具系統(tǒng)的性能。

3、智能化辦公家具的設(shè)計理念

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與智能化辦公家具市場的擴(kuò)大，對智能辦化公家具的設(shè)計也提出了新要求，從而形成了以下幾個設(shè)計理念。

1）人性化設(shè)計辦公者都希望在一個舒適的環(huán)境中辦公，而這就需要設(shè)計師在設(shè)計時能夠滿足人的各種需求，不僅要考慮到作為單個個體的人，還要考慮到人與自然、社會等的關(guān)系以及與此產(chǎn)生的問題。而人性化的核心就是充分注重使用者生理和心理以及人格的需要，使人的生活更加方便、舒適[10]?；ヂ?lián)網(wǎng)時代下的人性化設(shè)計也在不斷的創(chuàng)新，現(xiàn)在計算機(jī)的重要性正在被我們的智能手機(jī)以及平板電腦所取代，這便形成了多種不同的新坐姿，基于此，Steelcase公司推出了一款名為Gesture的智能化辦公椅，它不僅滿足了人們在使用電腦時的需求，而且通過對2000多個不同辦公人員的分析，提煉出來9種不同的在使用移動設(shè)備時的坐姿，椅身可以根據(jù)不同的坐姿來進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到支撐人體各個部位的目的[11]。

2）技術(shù)的融合設(shè)計師們運用各種技術(shù)的手段來設(shè)計產(chǎn)品，達(dá)到為我所用，物盡其用的效果。在設(shè)計智能化辦公家具時，設(shè)計師們也會了解其他學(xué)科領(lǐng)域的新技術(shù)，像微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，來讓辦公人員以更高的效率、更舒適的體驗來獲得信息。在2014年，美國的Stir公司就通過多種技術(shù)的融合推出了一款名為StirKineticDesk的智能站立式辦公桌，如圖2，它有一個完整的電容式觸摸屏，而辦公桌內(nèi)則嵌套了一個名為“活躍模式”的程序。辦公者們在使用這個程序時可以通過屏幕上的滑動手條來調(diào)節(jié)桌子的高度，此外，嵌套在桌子前面部分的傳感器還能追蹤辦公人員的動作，記錄你站立了多久，坐了多久，轉(zhuǎn)換了多少次以及消耗了多少卡路里[12]。

3）交互理念交互設(shè)計（InteractionDesign）亦可以稱之為互動設(shè)計，即設(shè)計應(yīng)注意人和產(chǎn)品之間的互動，要考慮到用戶的背景、使用經(jīng)驗以及在操作過程中的感受，從而設(shè)計符合最終用戶的產(chǎn)品[13]。我們在使用辦公家具時，就已經(jīng)完成了一次對于辦公家具的交互體驗。近日，在美國位于加州的初創(chuàng)公司Altwork便發(fā)布了一款名為AltworkStation的智能化電腦桌。AltworkStation從外觀看起來有點像牙醫(yī)椅，但通過有磁性的桌面可以固定鼠標(biāo)和鍵盤。以前我們受電腦的限制需要坐著辦公，現(xiàn)在我們可以擺脫這種既定模式，AltworkStation著重于人與家具的交互體驗，讓家具可以根據(jù)人的需求而進(jìn)行改變，辦公人員可以選擇站著、坐著或是躺著辦公。

四、結(jié)論互聯(lián)網(wǎng)的時代的到來，新的辦公形式的出現(xiàn)以及智能化所需的內(nèi)嵌芯片的廉價化和技術(shù)的不斷完善也為智能化辦公家具的發(fā)展提供了依據(jù)。而人們對于自身的健康、安全以及者辦公效率的考量也為辦公家具的智能化提供了群眾基礎(chǔ)。2015年3月5日，李總理于第十二次全國人民代表大會第三次會議中提出了制定“互聯(lián)網(wǎng)+”的計劃，以此來推動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)的結(jié)合，這便為智能辦公家具的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的政策基礎(chǔ)。綜上所述，在不久的將來，智能化的辦公家具必將走向大眾化。

參考文獻(xiàn)

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第四篇：功能材料論文

納米復(fù)合涂層的研究進(jìn)展

摘要：綜述了納米復(fù)合涂層的制備工藝,包括熱噴涂、納米復(fù)合鍍、納米粘結(jié)粘涂技術(shù)、納米復(fù)合涂料技術(shù)等;介紹了納米復(fù)合涂層在提高材料力學(xué)性能、耐腐蝕性、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面的性能研究,探究了納米復(fù)合涂層在科技界和產(chǎn)業(yè)界的應(yīng)用。展望了納米復(fù)合涂層的發(fā)展、關(guān)鍵詞：納米復(fù)合涂層;制備;性能;研究進(jìn)展 自從八十年代初，德國科學(xué)家提出納米晶體材料概念以來，世界各國科技界和產(chǎn)業(yè)界對納米材料產(chǎn)生了濃厚的興趣和廣泛的關(guān)注，到了90年代，國際上掀起了納米材料制備和研究的高潮。納米材料具有特殊的結(jié)構(gòu)和處于熱力學(xué)上極不穩(wěn)定的狀態(tài)，表現(xiàn)出有別于傳統(tǒng)材料的不同性能，正是由于納米材料這種獨特的效應(yīng)，從而使納米材料具有一系列優(yōu)異的功能特性。隨著相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究的不斷深入和相關(guān)技術(shù)的不斷完善，納米材料科學(xué)與技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)入應(yīng)用研究階段。納米材料的合成與成形技術(shù)的發(fā)展和成熟，尤其是納米材料與表面技術(shù)的結(jié)合，對于納米材料和表面納米技術(shù)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化起著至關(guān)重要的推動作用[1-3]。

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或它們作為基本單元構(gòu)成的材料[1]。由于量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)等,使納米材料在力學(xué)性能、電學(xué)性能、磁學(xué)性能、熱學(xué)性能等方面與傳統(tǒng)的固體材料有許多不同的特殊性質(zhì),成為當(dāng)今材料科學(xué)的前沿和一個開拓性的新領(lǐng)域,有著極為廣泛的應(yīng)用前景[2]面工程是21世紀(jì)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。表面工程是由多個學(xué)科交叉、綜合而發(fā)展起來的新興學(xué)科,它的最大優(yōu)勢是能夠以多種方法制備優(yōu)于本體材料性能的表面功能涂層,賦予零件防腐蝕、耐磨損、抗疲勞、防輻射等性能[3]，納米材料與傳統(tǒng)的表面涂層技術(shù)相結(jié)合,可得到納米復(fù)合涂層。納米復(fù)合涂層是由兩相或兩相以上的固態(tài)物質(zhì)組成的薄膜材料,其中至少有一相是納米相,其他相可以是納米相,也可以是非納米相[4]。納米復(fù)合涂層集中了納米材料的優(yōu)異特性,因而具有更好的性能,可以在更廣闊的領(lǐng)域應(yīng)用。

納米復(fù)合涂層的制備

1納米熱噴涂技術(shù)熱噴涂技術(shù)是材料表面強(qiáng)化與保護(hù)的重要技術(shù),它在表面技術(shù)中占有重要地位。熱噴涂是利用一種熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態(tài),并通過氣流吹動使其霧化并高速噴射到基材表面,以形成噴涂層的表面加工技術(shù)〔’〕。納米微粒用于熱噴涂技術(shù)中備的納米復(fù)合涂層與傳統(tǒng)涂層相比,在強(qiáng)度、韌性、耐蝕、耐磨、熱障、抗疲勞等方面有顯著改善,而且部分涂層可以同時具有多種性能

制備納米復(fù)合涂層的熱噴涂方法包括超高速火焰噴涂、真空等離子噴涂、雙絲電弧噴涂等。李春福困等研究了對A1T3粉(納米1A20。與ITOZ混合物,ITO:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%)在等離子噴涂中的應(yīng)用,將經(jīng)過超聲乳化的納米微粒與A1T3粉末混合,攪拌均勻,在適宜的溫度下燒結(jié),制成適于等離子噴涂用,利用此粉制備的納米復(fù)合涂層的流平性能好,元素分布均勻,通孔率減小,涂層殘余應(yīng)力降低,結(jié)合力提高,內(nèi)部微裂紋減小,涂層耐磨、耐蝕性能明顯提高。丁紅燕等川將分散好的納米1A20。與F102粉(鎳、鉻、硼、硅自熔性合金粉)進(jìn)行球磨混合制備了混合粉,再利用氧乙炔焰熱噴焊工藝制備了納米IAZ03作為彌散增強(qiáng)相的納米復(fù)合涂層,納米微粒在涂層中分散均勻,涂層的耐磨性明顯增強(qiáng)。tSewart等「`習(xí)用高速火焰噴涂(Hvo)F制得了WC一co納米復(fù)合涂層,在涂層組織中可以觀察到,納米微粒散布非晶態(tài)C。相中,結(jié)合良好,涂層顯微硬度明顯增加。Kear等〔9」對涂層硬度增加的原因作了進(jìn)一步解釋。PilaS等[’oJ也利用HvoF制備了ere一NICr納米復(fù)合涂層,并對其力學(xué)和摩擦性能進(jìn)行了研究,納米微粒在涂層中分布均勻,涂層的顯微硬度和彈性性質(zhì)顯著提高,耐磨性增加 用熱噴涂技術(shù)所得到的納米復(fù)合涂層的結(jié)合強(qiáng)度、硬度、耐磨和耐蝕性等都較傳統(tǒng)涂層高,拓寬了這種技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。但如納米微粒在涂層的分布、涂層致密度的提高及如何制備優(yōu)良的納米結(jié)構(gòu)涂料等問題還需要進(jìn)一步研究。2.物理氣相沉積技術(shù)

蒸發(fā)和濺射是真空物理鍍膜的兩種主要工藝，其沉積物的全部或部分由物理手段直接提供：前者使鍍料通過熱蒸發(fā)而獲得，即蒸發(fā)鍍膜；后者是由離子轟擊靶材獲得，即濺射鍍膜。產(chǎn)生濺射效應(yīng)的離子來源于工作氣體放電，主要是輝光放電。從靶材濺射出來的粒子具有較高的動能，有利于提高涂層的附著力和致密度[4]。濺射鍍膜的研究可追溯至19世紀(jì)中。20世紀(jì)50年代，隨著高頻濺射技術(shù)的突破，濺射鍍膜得到了迅速發(fā)展，現(xiàn)有兩極濺射、三極濺射、反應(yīng)濺射、磁控濺射、雙離子濺射和中頻濺射等多種沉積工藝。1964年，Mattox在前人研究的基礎(chǔ)上推出離子鍍系統(tǒng)，用于在金屬底材上鍍制耐磨和裝飾等用途的涂層[6]。離子鍍是指鍍膜與離子轟擊膜層同時進(jìn)行的物理氣相沉積技術(shù)。離子轟擊可以改善膜層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度，改善膜層的結(jié)構(gòu)(例如細(xì)化晶粒和提高致密度)和性能。事實上，離子鍍是以蒸鍍和濺射這兩種PVD技術(shù)為基礎(chǔ)，再加上離子轟擊而衍生的次級技術(shù) 3.離子鍍技術(shù)

目前，工業(yè)應(yīng)用的離子鍍技術(shù)主要是以蒸鍍?yōu)榛A(chǔ)的陰極電弧離子鍍[7]。通過以靶材(鍍料)作為陰極，真空室作為陽極并接地，進(jìn)行弧光放電?；」夥烹妰H在陰極(靶材)表面的弧斑處進(jìn)行，其溫度高達(dá)8000~40000K。高溫下弧斑噴出的物質(zhì)有電子、離子、原子和液滴。其中，離子占30%~90%。將工件加上例如100~200V負(fù)偏壓，吸引離子向工件方向運動，即可實現(xiàn)離子鍍。電弧離子鍍在20世紀(jì)80年代在美國實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并沿用至今。最近采用脈沖偏壓技術(shù)，導(dǎo)致鍍膜過程遠(yuǎn)離平衡態(tài)特性，有利于提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度，降低內(nèi)應(yīng)力。這種技術(shù)具有沉積速度快、附著力強(qiáng)、適合工業(yè)化生產(chǎn)等許多優(yōu)點，但最大的問題在于靶材噴出的液滴會影響涂層的表面光潔度和均勻性。1985年，Window等在研究濺射技術(shù)時，提出增大普通磁控濺射陰極的雜散磁場，從而使等離子體范圍擴(kuò)展到基體附近的非平衡磁控濺射陰極[8]。普通磁控濺射陰極的磁場將等離子體緊密地約束在靶面附近，基體(工件)附近的等離子體很弱，只受到輕微的離子和電子轟擊。而非平衡磁控濺射陰極的磁場可將等離子體擴(kuò)展到遠(yuǎn)離靶面處，使基體浸沒其中。這有利于以磁控濺射為基礎(chǔ)來實現(xiàn)離子鍍，并使磁控濺射離子鍍與陰極電弧蒸發(fā)離子鍍處于競爭和互補(bǔ)的狀態(tài)。英國TeerCoatings公司從20世紀(jì)90年代開始推出非平衡磁控濺射離子鍍的一系列設(shè)備，用于研發(fā)和生產(chǎn)[9-10]。與電弧離子鍍相比，濺射離子鍍克服了涂層表面粗糙的難題，而且在涂層化學(xué)組分上更易于控制和調(diào)節(jié)，是目前較為新穎的一種硬質(zhì)涂層合成技術(shù)。利用離子鍍技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的硬質(zhì)涂層有TiN系列(包括TiC和TiCN等)硬膜、TiAlN抗高溫氧化膜、CrN耐磨耐腐蝕膜、ZrN高溫高強(qiáng)膜以及類金剛石DLC)和MoS2固體潤滑膜等，它們已廣泛用于刀具、模具和機(jī)械零部件等領(lǐng)域[11-13]。這些硬涂層的硬度一般為15~30GPa(注：純金剛石硬度為100GPa，石英為10GPa)。由于單一涂層材料往往難以滿足提高綜合性能的要求，因此涂層成分將趨于多元化、復(fù)合化。例如TiN系列硬質(zhì)膜正向納米多層膜發(fā)展，其中包括TiN/TiCN、TiN/TiAlN和TiN/CrN等納米多層膜。另一種類型是碳系列硬質(zhì)膜及其復(fù)合涂層，包括DLC、CNx及其多層復(fù)合涂層。此外，還有TiN系膜與碳系硬質(zhì)膜的復(fù)合涂層(如TiN/CNx)等。納米多層涂層具有可控的一維周期結(jié)構(gòu)，交替沉積的單層膜厚度一般不超過5~15nm。一般認(rèn)為，納米多層涂層的高硬度主要是由于層內(nèi)或?qū)娱g位錯運動受阻所致。進(jìn)一步的研究表明，納米多層涂層的性能與涂層的周期膜厚有很大關(guān)系[14]，當(dāng)在形狀復(fù)雜的刀具或零件表面沉積納米多層膜時，很難均勻控制各層的膜厚，同時在高溫工作環(huán)境下，各層間的元素相互擴(kuò)散也會導(dǎo)致涂層性能下降。

納米復(fù)合涂層的性能研究

力學(xué)性能

納米粒子的加人對于傳統(tǒng)涂層力學(xué)性能有很大的改善。納米微粒作為彌散相分布在涂層中,增強(qiáng)了涂層與基體間的結(jié)合,提高了涂層的耐磨性。納米iToZ分散在iN一P鍍液中利用化學(xué)鍍制備的納米復(fù)合鍍層,鍍層的硬度大于80HV,硬度的增加提高了鍍層的高溫抗氧化能力。利用電沉積的方法,將納米iN微粒加入到SIC中,在納米微粒添加到3%時,復(fù)合涂層的顯微硬度較傳統(tǒng)涂層提高了2倍[31] 蔣斌等[32]利用電刷鍍技術(shù)制得的納米SiO2/Ni復(fù)合涂層的抗疲勞性得到很大的提高,在不同的作用力下,納米復(fù)合涂層的抗疲勞性能都比未添加納米微粒時增加;經(jīng)過退火處理后,涂層的抗疲勞程度更高。張而耕等人[33〕向PsP中分別加人納米級SiO2和微米級SiO2,對兩種復(fù)合涂層的力學(xué)性能進(jìn)行了對比果表明,納米復(fù)合涂層的附著力和耐沖擊性都較微米級粒子的好,耐沖蝕磨損性能也有很大的提高,約為普通涂層的26倍,沖蝕磨損后涂層表面較為光滑,無裂紋和凹坑。將改性的納米微粒加入熱處理過的聚合物中,由于聚合物結(jié)晶度的改變及改性納米微粒的作用,提高了納米復(fù)合涂層的耐沖擊性和熱穩(wěn)定性【34】，納米SiO2對環(huán)氧樹脂的改性也有顯著效果,添加納米微粒之后,復(fù)合涂層的拉伸強(qiáng)度提高了26%,無缺口沖擊強(qiáng)度提高了30%[35〕。iN納米微粒添加到聚氨酷中,復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)減小,耐磨性提高[’36〕。環(huán)氧樹脂與聚醋的混合物經(jīng)過納米Al2O3的改善,在納米微粒添加到8%時,沖擊強(qiáng)度較未加納米微粒的混合物及純環(huán)氧樹脂分別增加了110%、400%,拉伸強(qiáng)度則分別增加了4%、165%;同時,涂層的介電性和耐熱性也得到提高[37] 光、電、磁學(xué)性能

無機(jī)材料TiO2:、ZnO等具有很強(qiáng)的光催化功能,可利用紫外線或日光將有機(jī)物氧化為CO2和水。將納米TiO2:添加于涂料中,制成光催化涂料,利用陽光分解環(huán)境污染物,達(dá)到減少污染、保護(hù)環(huán)境的目的利用TiO2:的透明性、紫外線吸收性,將納米TiO2:金屬閃光材料與鋁粉顏料或珠光顏料等混合用在涂料中,能產(chǎn)生隨角異色效應(yīng),可制作汽車金屬閃光面漆,這種漆還具有極強(qiáng)的附著力和耐酸堿性能,在高檔汽車涂料、商標(biāo)印刷油墨、特種建筑涂料等具有很大的應(yīng)用市場

納米復(fù)合涂層因納米微粒的導(dǎo)電性可制成抗靜電材料。諸如納米微粒Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO等具有半導(dǎo)體特性的氧化微粒制成具有良好靜電屏蔽性能的涂料,而且可以調(diào)節(jié)顏色。在化纖品中加人金屬納米微?？梢越鉀Q其靜電問題,提高安全性[[38] 米金屬微粒具有較大的比表面,而且具有較好的吸收電磁波的特性,利用這個特性可以開發(fā)納米隱身涂料。納米磁性材料特別是類似鐵氧體的納米磁性材料加人涂料中,既有優(yōu)良的吸波特性,又有良好的吸收和耗散紅外線的性能,加之相對密度小,在隱身方面的應(yīng)用有明顯的優(yōu)越性。采用單磁疇針狀微粒制備的納米復(fù)合涂層,具有單磁疇結(jié)構(gòu),高矯頑力,用它做磁性記錄材料可以提高記錄密度,提高信噪比。納米復(fù)合涂層的應(yīng)用

近年來，不少研究機(jī)構(gòu)采用PVD(包括磁控濺射)技術(shù)制備納米復(fù)合涂層，例如nc-TiN/a-Si3N4、nc-TiN/BN和nc-TiAlN/a-Si3N4等。初步研究結(jié)果顯示，納米復(fù)合涂層在金屬加工特別是干切削中有良好的應(yīng)用前景。納米復(fù)合涂層技術(shù)之所以能夠起到這種重要作用，根本原因在于材料的納米尺寸效應(yīng)，即當(dāng)晶粒尺寸進(jìn)入納米尺度范圍(<10nm)時，物質(zhì)顯示出與常規(guī)材料截然不同的特性(例如超高硬度)[16-17]。納米復(fù)合涂層及其在干切削加工中的應(yīng)用是目前高性能刀具的研究開發(fā)熱點。硬質(zhì)涂層的應(yīng)用可減小刀具與工件的摩擦，降低刀具在切削中的磨損，延長刀具的使用壽命。此外，高精度數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用和普及，綠色制造理念的提出，各種高硬度、高韌性的難切削材料的加工，使干切削技術(shù)愈來愈受到重視，同時也對刀具涂層技術(shù)及涂層材料提出了更高要求。而納米復(fù)合涂層的發(fā)展順應(yīng)了現(xiàn)代機(jī)械加工對高效、高精度、高可靠性和環(huán)保的需求。迄今為止，納米涂層在制造業(yè)上的應(yīng)用已初見成效[18]。例如，瑞士Platit公司利用LARC?(LateralRotatingARC-Cathodes)技術(shù)開發(fā)的新一代nc-TiAlN/a-Si3N4納米復(fù)合涂層以及其他納米多層膜，其高溫硬度十分突出[19-20]；德國CemeCon公司推出了新的納米結(jié)構(gòu)(Supernitrides)涂層[21]，這類涂層將硬質(zhì)涂層的抗磨損性能及氧化物涂層的化學(xué)穩(wěn)定性結(jié)合起來，在應(yīng)用中表現(xiàn)出極佳的熱穩(wěn)定性；Balzers和Teer等公司在硬質(zhì)涂層表面上再鍍上固體潤滑納米涂層如WC/C和MoS2/Ti，發(fā)現(xiàn)刀具的干切削效能得到進(jìn)一步提高[22-23]。結(jié)論

將納米材料與表面涂層技術(shù)相結(jié)合制備出的納米復(fù)合涂層較傳統(tǒng)涂層有更大的優(yōu)越性。納米復(fù)合涂層均勻、結(jié)構(gòu)致密,有更好的力學(xué)性能如耐磨性、硬度、抗氧化性和耐腐蝕性等。利用納米材料的不同性質(zhì),在其他領(lǐng)域中,納米復(fù)合涂層也展示其誘人的前景,利用納米微粒光催化作用制備的納米復(fù)合涂層用于室內(nèi)、醫(yī)院及某些公共場合可以產(chǎn)生很好的抗菌、殺菌及自清潔功能;納米微粒特有的吸波能力,使得復(fù)合涂層廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈、軍艦等武器裝備上；利用納米復(fù)合涂層中納米微粒對環(huán)境的敏感性,可望制備出小型化、多功能、低能耗傳感器,如紅外線傳感器、壓電傳感器、光傳感器等。用分子自組裝技術(shù)已經(jīng)制備了很好的雙疏性單分子膜,具有很好的摩擦學(xué)性能〔43,〕;將TiO2納米線與聚合物單體在玻璃片上用浸涂法成膜,再用紫外光照射引發(fā)原位聚合,得到TiO2:納米線彌散在高聚物的納米復(fù)合膜〔44,這種納米復(fù)合膜具有良好的減摩功能[45];同時,還利用原位復(fù)合技術(shù)制備了含氟聚合物一納米TiO2/聚丙烯酸丁醋納米復(fù)合膜及摩擦性能復(fù)合涂層,涂層具有很好的疏水效果[46]。

納米復(fù)合涂層的研究還處于剛剛起步階段,有很多問題有待于進(jìn)一步研究,如納米微粒表面修飾和包覆、納米功能涂層的制備、納米微粒與表面涂層技術(shù)的結(jié)合等方面。在納米材料的制備合成技術(shù)不斷取得進(jìn)展和基礎(chǔ)理論研究日益深人的基礎(chǔ)上,納米涂層將會有更快、更全面的發(fā)展,制備方法也在不斷得到創(chuàng)新和完善,其應(yīng)用將遍及多個領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

1.張立德，牟季美，納米材料學(xué)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1994，10 2.Cheiter H.[J].金屬學(xué)報，1997,33(2):166 3.吳秋允，等.[J].材料研究學(xué)報，1997,11(3):331~334 4.

第五篇：功能材料論文

《功能材料》課程論文

納米材料及其應(yīng)用

姓 名： 虎少奇 班 級：金材132班 學(xué) 號：***3

材料科學(xué)與工程學(xué)院

河南科技大學(xué)

納米材料及其應(yīng)用

摘 要：納米材料由于其獨特的效應(yīng)，使得納米材料具有不同于常規(guī)材料的特殊用途。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)尤其是納米技術(shù)的發(fā)展，納米材料已經(jīng)從高精尖領(lǐng)域逐漸走到百姓的生活之中，它的科學(xué)價值及應(yīng)用價值逐漸被發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識，納米技術(shù)的研究得到了更多的關(guān)注。逐漸新興起的的納米材料進(jìn)入人們的眼球，就需要我們對納米材料進(jìn)行更多的研究與發(fā)展，揭秘其中的奧秘之處，就像人們所認(rèn)知的那樣被大家熟知。為此，我們應(yīng)該付出更多的努力。本文將帶大家探索我們不太熟知的納米材料的奧秘，關(guān)鍵詞：納米材料；效應(yīng)；納米技術(shù)；納米結(jié)構(gòu)；應(yīng)用范圍；

1.納米材料

納米級結(jié)構(gòu)材料簡稱為納米材料，廣義上是三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍超精細(xì)顆粒材料的總稱。根據(jù)2011年10月18日歐盟委員會通過的定義，納米材料是一種由基本顆粒組成的粉狀、團(tuán)塊狀的天然或人工材料，這一基本顆粒的一個或多個三維尺寸在1納米至100納米之間，并且這一基本顆粒的總數(shù)量在整個材料的所有顆?？倲?shù)中占50％以上。從尺寸大小來說，通常產(chǎn)生物理化學(xué)性質(zhì)顯著變化的細(xì)小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000納米，1納米=10埃），即100納米以下。因此，顆粒尺寸在1～100納米的微粒稱為超微粒材料，也是一種納米材料。

納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子組成。納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在1～100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，從通常的關(guān)于微觀和宏觀的觀點看，這樣的系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，是一種典型的介觀系統(tǒng)，它具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。當(dāng)人們將宏觀物體細(xì)分成超微顆粒（納米級）后，它將顯示出許多奇異的特性，即它的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì)和大塊固體時相比將會有顯著的不同。

2.納米材料的發(fā)展史

1962年，久保提出超微顆粒的量子限域理論，推動了實驗物理學(xué)家對納米微粒的探索。第一個真正認(rèn)識到納米粒子的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家。他們在20世紀(jì)70年代用蒸發(fā)法做了超微粒子，并發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。

1984年德國的H.Gleiter教授等合成了納米晶體Pd, Fe等。并且1987年美國阿貢國立實驗室Siegel博士制備出納米TiO2多晶陶瓷，呈現(xiàn)良好的韌性，在100多度高溫彎曲仍不裂。這一突破性進(jìn)展造成第一次世界性納米熱潮，使其成為材料科學(xué)的一個分支。這使得納米材料飛速發(fā)展。1990年7月，第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議在美國巴爾的摩舉辦《Nanotechnology》和《Nanobiology》兩種國際性專業(yè)期刊也在同年相繼問世。標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。今天，納米科技的發(fā)展使費曼的預(yù)言已逐步成為現(xiàn)實。納米材料的奇特物性正對人們的生活和社會的發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。

納米材料的發(fā)展分為三個階段：第一個階段（在1990年以前）主要是在實驗室探索用各種手段制備各種材料的納米顆粒粉體，合成塊體（包括薄膜），研究評估表征的方法，探索納米材料不同于常規(guī)材料的特殊性能。對納米顆粒和納米塊體材料結(jié)構(gòu)的研究在80年代末期一度形成熱潮。研究的對象一般局限在單一材料和單相材料，國際上通常把這類納米材料稱納米晶或納米相材料。第二個階段（1994年以前）是人們關(guān)注的熱點是如何利用納米材料已挖掘出來的奇特物理、化學(xué)和力學(xué)性能，設(shè)計納米復(fù)合材料，通常采用納米微粒與納米微粒復(fù)合，納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合及發(fā)展復(fù)合材料的合成及物性的探索一度成為納米材料研究的主導(dǎo)方向。第三個階段（1994年以后）主要是納米組裝體系、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)的材料體系越來越受到人們的關(guān)注，正在成為納米材料研究的新的熱點。

3.納米材料的五大效應(yīng)

（1）體積效應(yīng)

當(dāng)納米粒子的尺寸與傳導(dǎo)電子的德布羅意波相當(dāng)或更小時，周期性的邊界條件將被破壞，磁性、內(nèi)壓、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化性及熔點等都較普通粒子發(fā)生了很大的變化，這就是納米粒子的體積效應(yīng)。

（2）表面效應(yīng)

表面效應(yīng)是指納米粒子表面原子與總原子數(shù)之比隨著粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。表9-2給出了納米粒子尺寸與表面原子數(shù)的關(guān)系。

（3）量子尺寸

粒子尺寸下降到一定值時，費米能級接近的電子能級由準(zhǔn)連續(xù)能級變?yōu)榉至⒛芗壍默F(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。例如，導(dǎo)電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體，磁矩的大小和顆粒中電子是奇數(shù)還是偶數(shù)有關(guān)，比熱亦會反常變化，光譜線會產(chǎn)生向短波長方向的移動，這就是量子尺寸效應(yīng)的宏觀表現(xiàn)。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應(yīng)，原有宏觀規(guī)律已不再成立。

（4）量子隧道

微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件的磁通量以及電荷等亦具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘產(chǎn)生變化，故稱為宏觀的量子隧道效應(yīng)。用此概念可定性解釋超細(xì)鎳微粒在低溫下保持超順磁性等。

（5）介電限域

納米粒子的介電限域效應(yīng)較少不被注意到。實際樣品中，粒子被空氣﹑聚合物﹑玻璃和溶劑等介質(zhì)所包圍，而這些介質(zhì)的折射率通常比無機(jī)半導(dǎo)體低。光照射時，由于折射率不同產(chǎn)生了界面，鄰近納米半導(dǎo)體表面的區(qū)域﹑納米半導(dǎo)體表面甚至納米粒子內(nèi)部的場強(qiáng)比輻射光的光強(qiáng)增大了。這種局部的場強(qiáng)效應(yīng)，對半導(dǎo)體納米粒子的光物理及非線性光學(xué)特性有直接的影響。對于無機(jī)-有機(jī)雜化材料以及用于多相反應(yīng)體系中光催化材料，介電限域效應(yīng)對反應(yīng)過程和動力學(xué)有重要影響。

4.納米技術(shù)

納米技術(shù)的廣義范圍可包括納米材料技術(shù)及納米加工技術(shù)、納米測量技術(shù)、納米應(yīng)用技術(shù)等方面。其中納米材料技術(shù)著重于納米功能性材料的生產(chǎn)（超微粉、鍍膜、納米改性材料等），性能檢測技術(shù)（化學(xué)組成、微結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)、物、化、電、磁、熱及光學(xué)等性能）。納米加工技術(shù)包含精密加工技術(shù)（能量束加工等）及掃描探針技術(shù)。目前，納米技術(shù)主要應(yīng)用于“袖珍軍團(tuán)“，微型環(huán)狀激光器，納米級微電子軟件，超微型計算機(jī)等方面。

5.納米結(jié)構(gòu)

納米結(jié)構(gòu)是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)按一定規(guī)律構(gòu)筑或營造的一種新體系。它包括納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系。對納米陣列體系的研究集中在由金屬納米微?；虬雽?dǎo)體納米微粒在一個絕緣的襯底上整齊排列所形成的二位體系上。而納米微粒與介孔固體組裝體系由于微粒本身的特性，以及與界面的基體耦合所產(chǎn)生的一些新的效應(yīng)，也使其成為了研究熱點，按照其中支撐體的種類可將它劃分為無機(jī)介孔復(fù)合體和高分子介孔復(fù)合體兩大類，按支撐體的狀態(tài)又可將它劃分為有序介孔復(fù)合體和無序介孔復(fù)合體。在薄膜嵌鑲體系中，對納米顆粒膜的主要研究是基于體系的電學(xué)特性和磁學(xué)特性而展開的。

6.納米材料的制備

（1）惰性氣體下蒸發(fā)凝聚法。通常由具有清潔表面的、粒度為1-100nm的微粒經(jīng)高壓成形而成，納米陶瓷還需要燒結(jié)。國外用上述惰性氣體蒸發(fā)和真空原位加壓方法已研制成功多種納米固體材料，包括金屬和合金，陶瓷、離子晶體、非晶態(tài)和半導(dǎo)體等納米固體材料。我國也成功的利用此方法制成金屬、半導(dǎo)體、陶瓷等納米材料。

（2）化學(xué)方法：1水熱法，包括水熱沉淀、合成、分解和結(jié)晶法，適宜制備納米氧化物；2水解法，包括溶膠-凝膠法、溶劑揮發(fā)分解法、乳膠法和蒸發(fā)分離法等。

（3）綜合方法。結(jié)合物理氣相法和化學(xué)沉積法所形成的制備方法。其他一般還有球磨粉加工、噴射加工等方法。

6.納米材料的應(yīng)用范圍

就目前而言，納米材料應(yīng)用主要是天然納米材料，納米磁性材料，納米陶瓷材料，納米傳感器，納米傾斜功能材料，納米半導(dǎo)體材料，納米催化材料，納米計算機(jī)，納米碳管，醫(yī)

療應(yīng)用，家電，環(huán)境保護(hù)，紡織工業(yè)，機(jī)械工業(yè)等方面。而被我們所了解的納米材料大概就有納米磁性材料，納米陶瓷，納米半導(dǎo)體材料了。

（1）納米磁性材料

在實際中應(yīng)用的納米材料大多數(shù)都是人工制造的。納米磁性材料具有十分特別的磁學(xué)性質(zhì)，納米粒子尺寸小，具有單磁疇結(jié)構(gòu)和矯頑力很高的特性，用它制成的磁記錄材料不僅音質(zhì)、圖像和信噪比好，而且記錄密度比γ-Fe2O3高幾十倍。超順磁的強(qiáng)磁性納米顆粒還可制成磁性液體，用于電聲器件、阻尼器件、旋轉(zhuǎn)密封及潤滑和選礦等領(lǐng)域。

（2）納米陶瓷材料

傳統(tǒng)的陶瓷材料中晶粒不易滑動，材料質(zhì)脆，燒結(jié)溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上運動，因此，納米陶瓷材料具有極高的強(qiáng)度和高韌性以及良好的延展性，這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進(jìn)行冷加工。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒加工成形，然后做表面退火處理，就可以使納米材料成為一種表面保持常規(guī)陶瓷材料的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，而內(nèi)部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。（3）納米半導(dǎo)體材料

將硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成納米材料，具有許多優(yōu)異性能。例如，納米半導(dǎo)體中的量子隧道效應(yīng)使某些半導(dǎo)體材料的電子輸運反常、導(dǎo)電率降低，電導(dǎo)熱系數(shù)也隨顆粒尺寸的減小而下降，甚至出現(xiàn)負(fù)值。這些特性在大規(guī)模集成電路器件、光電器件等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。

利用半導(dǎo)體納米粒子可以制備出光電轉(zhuǎn)化效率高的、即使在陰雨天也能正常工作的新型太陽能電池。由于納米半導(dǎo)體粒子受光照射時產(chǎn)生的電子和空穴具有較強(qiáng)的還原和氧化能力，因而它能氧化有毒的無機(jī)物，降解大多數(shù)有機(jī)物，最終生成無毒、無味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半導(dǎo)體納米粒子利用太陽能催化分解無機(jī)物和有機(jī)物。

總之，納米材料存在我們生活中一切事物之中，只是我們沒有發(fā)現(xiàn)而已，就像鴿子大腦里的導(dǎo)航，生活的一些半導(dǎo)芯片，很多的精密儀器之中都可能存在納米材料。納米材料已經(jīng)在我們身邊大量事物中出現(xiàn)。它的應(yīng)用前景非常廣闊，我們應(yīng)該更深一步的研究納米材料，揭開其神秘的面紗。

參考文獻(xiàn)

1.丁秉鈞，《納米材料》，普通高等教育材料科學(xué)與工程專業(yè)規(guī)劃教材，2011-07-27；

2.原繼紅，黃楠，韓曉云，康傳紅，孫治堯，閆爾云，納米材料的應(yīng)用，《綏化學(xué)院學(xué)報》2012年第1期 184-186, 3.王仁清，納米材料的應(yīng)用，《中國科技信息》，2004年第22期 19,21，課程學(xué)習(xí)后的收獲與建議： 收獲：

自當(dāng)學(xué)習(xí)了功能材料之后，我便從中更深一步了解到了材料的本質(zhì)，這對我們材料專業(yè)的學(xué)生來說無疑是最有幫助的，我們是學(xué)習(xí)材料的，就必須從材料的多個層面去了解，并且熟悉材料，這樣才可以更加熟悉的運用材料的特性，掌握材料的本質(zhì)。學(xué)習(xí)本課程之后，我們便可以從只知道材料的一些淺顯的的特性像更深一層的特性去了解掌握。例如導(dǎo)電陶瓷的原理，鐵電體，壓敏陶瓷，氣敏陶瓷等等這些我們聽過和沒有見識過的材料和材料方面的其他知識。就拿形狀記憶合金來說，我們能想到的是它會記憶自己的形態(tài)，就像之前學(xué)過的Ti合金一樣，但是，卻沒有了解它的基本原理，不知道合金的這種記憶效應(yīng)是由合金的 “相變化”來實現(xiàn)的，隨著溫度的改變，合金的結(jié)構(gòu)從一相轉(zhuǎn)變到另一相。

總而言之，學(xué)習(xí)這門課程對我們來說還是收益頗多的，對我們今后的學(xué)習(xí)工作都將有頗為重要的作用。

建議：

總的來說對這門課程還是比較感興趣的，當(dāng)初選這門課程就是沖著自己的興趣去的，龍老師對這門課程也是投入了大量的精力，講課也是相當(dāng)認(rèn)真負(fù)責(zé)；但是，由于課程內(nèi)容比較抽象，同學(xué)們的熱情并不是很高。要是實驗的內(nèi)容占大部分的比例，或許更容易去理解和感受，更有興趣去了解功能材料。希望在今后的學(xué)習(xí)中，老師可以帶領(lǐng)我們多去實驗室，在動手過程中幫我們指導(dǎo)學(xué)習(xí)。