论环境设计中金属材料的应用及特性

论环境设计中金属材料的应用及特性
张钟灵
（甘肃政法大学艺术学院，甘肃　兰州　７３００７０）
摘 要：随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，追求良好的人居环境已成为社会的重要诉求。

金属材料作为环境设计中的组成部分，扮演着越来越重要的角色。

本文通过对金属材料选择在环境设计中的作用，提出了环境设计中金属材料选择的原则，针对环境设计中常用的金属材料的特性，提出了金属材料的应用及环保型金属材料的选择建议，希望可以为相关人员提供参考意见。

关键词：环境设计；金属材料；选材原则；环境因素
中图分类号：ＴＳ９５８．０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）１７－０２２９－２
Application and Characteristics of Metal Materials in Environmental Design
ZHANG Zhong-ling
（Ｇａｎｓｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｏｌｉｔｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｌａｗ，　Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００７０，　Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ　ｌｉｖｉｎｇ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ，　ｔｈｅ　ｐｕｒｓｕｉｔ　ｏｆ　ａ　ｇｏｏｄ　ｌｉｖｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｓｏｃｉｅｔｙ．　Ｍｅｔａｌ　ｄｅｃｏｒａｔｉｖｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　ａｓ　ａｎ　ｉｎｔｅｇｒａｌ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｄｅｓｉｇｎ，　ｐｌａｙ　ａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｏｌｅ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｄｅｓｉｇｎ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｄｅｓｉｇｎ．　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｃｏｍｍｏｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｄｅｓｉｇｎ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｓｏｍｅ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ　ｆｒｉｅｎｄｌｙ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　ｈｏｐｉｎｇ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ．
Keywords: ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｄｅｓｉｇｎ；　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ；　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ；　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ
随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，金属材料已经成为了环境设计中的重要组成部分。

伴随着人类自身生活方式的转变和审美水平的提升，传统的规划性的材料已经不能满足人们多样化、个性化的生活需求，金属材料在这种背景下不断的发生改变，逐渐成为了能营造出具有特色，集功能性与美观性为一体的环境装饰材料之选。

1 环境设计中金属材料选择的原则
金属材料加工成为装饰材料需要一定的过程，而金属材料的工艺性能，决定了装饰材料的性能，显然越容易加工的金属，其成本就较低。

金属材料的主要制造工艺涉及到铸造工艺、锻压工艺、焊接工艺，以及热处理工艺、切削工艺等。

在加工工艺上，投入的成本越高，意味着装饰材料的价格更高。

在选择金属材料时，必须选择在开采和使用过程中对环境影响较小，对人体无害的绿色环保材料，在使用过程中还要考虑到冲击和震动、温度与湿度及腐蚀性等一些因素。

比如可以选择铝合金材料，因为这种材料对于环境的破坏度低，而且在某种程度上，铝合金材料的循环利用价值更高。

设计师也可以参考自然形态，并将其反映到设计方案当中，比如在自然界中常见的蜂窝，这是一种非常合理的空架结构，而应用到实践中出现的就是蜂窝板，将蜂窝板应用在环境设计外装领域当中，具有完美的平整度以及具有良好的安装强度，质地轻盈，加之具有良好的延展性。

在此原则的基础之上推进金属材料在环境设计中的合理应用具有现实意义。

2 环境设计中常用的金属材料及特性
2.1 铝及铝合金装饰材料
铝属于有色金属中的轻金属，呈银白色，有很好的导电性和导热性，仅次于铜。

铝的强度和硬度较低，有良好的延展性和可塑性，易加工成板、管、线等。

铝合金装饰材料具有轻量、阻燃、耐腐蚀、不易锈、施工便捷、经久耐用等优点。

广泛应用于建筑面板、外墙、活动式隔墙、门窗外框、吊顶、暖气片和楼梯扶手以及其他环境装修及五金等。

2.2 不锈钢材料
不锈钢是指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学侵蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。

实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。

不锈钢有很强的耐蚀性，不易产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。

环境设计中常见的不锈钢材料有彩色不锈钢板、镜面不锈钢板、亚光不锈钢板以及各种截面不同的不锈钢管等。

在实际的应用中，如马德里巴拉哈斯机场和曼谷素旺那普机场壮观的玻璃幕墙系统就是采用了不锈钢支撑，创造出惊人的外墙效果。

除此之外，不锈钢也是制造公共卫生间隔断、纸巾盒、洗手池和其他物件的首选材料。

如上海浦东机场候机厅大量的使用了不锈钢座椅及栏杆，这是因为不锈钢具有易清洁的特性，可以迅速彻底地使用不含化学物质的蒸汽来清洗消毒，同时不锈钢比陶瓷和搪瓷碳钢更具延展性和耐冲击性，非常适合公共环境空间的使用。

2.3 铜和铜合金
铜是人类较早使用的一种金属材料，它具有许多突出的优点，如耐腐蚀，容易开采提炼，加工制作简单。

（下转231页）
收稿日期：２０１９－０８
作者简介：张钟灵，女，生于１９８０年，汉族，甘肃兰州人，研究生，讲师，研究方向：视觉传达设计。

区生态环境，其综合表征即为危害系数RI。

当RI的数值小于200时，代表污染尚未扩散，处于轻度污染状态；RI达到200以上，则情况变得危急，数值越高，代表环境收到的污染越强烈，治理难度更大。

1.2 金属矿区地表环境中重金属物质污染的生态风险评价研究
根据上述多种重金属元素的生态危害系数的计算，以某金属矿区为例，开展生态风险评价[2]。

首先进行该区域金属矿区地表环境重金属元素的所占质量分数的研究，结合该区域金属元素分布情况，铜、铍、铬、镉金属元素在地表环境中存在不同程度的超标，质量分数所占比例为铍>镉>铜>铬，其中镉元素对环境的污染程度最高，超出标准强度的18.5倍，铍、铬、铜元素分别超出标准的12.17、1.22、4.29倍。

根据对重金属元素质量分数的研究，进行该金属矿区地表环境中生态风险系数的研究，具体数值如下表2所示。

表2 某金属矿区重金属元素污染的生态风险系数
元素名称平均富集系
数
地表环境含量
（mg/cm3）
区域范围
mg/cm3
风险系数
（CV）
铍 1.5012.560.035-78.00.56
镉 5.890.780.02-1.78 1.08
铜 2.7451.96 4.79-150.60.28
铬 1.48545.120.90-8.460.70
如上述表2所示，为某金属矿区四种重金属元素污染的生态风险系数，上述四重金属元素在地表环境中的分布十分[1] 朱慧萍,方凤满,林跃胜,等.荻港镇某水泥厂周边不同介质中重金
属含量、来源及潜在生态风险分析[J].环境化学,2017,36(12):2711-2718.
[2] 梁雅雅,易筱筠,党志,等.铅锌尾矿库对周围环境重金属污染风险评
价指标的建立及方法[J].生态学杂志,2018,37(6):1772-1780.
[3] 李三中,徐华勤,陈建安,等.某矿区砷碱渣堆场周边土壤重金属污染
评价及潜在生态风险分析[J].农业环境科学学报,2017,36(6):1141-1148.
不均匀，且相互之间的离散程度较高，只有铜元素的风险系数相对较低[3]。

镉元素的平均富集系数较高，说明镉元素与金属矿区的活动密切相关，作为生态危险系数最高的金属元素，极易在矿区的发展中发生元素结构的变异，相关数据表明镉元素污染主要来源于金属矿区的人工开采污染、工业垃圾排放污染等。

相比其他三种重金属元素，镉元素带来的生态风险相对较高，根据上述对某金属矿区地表环境中重金属物质污染的生态风险评价研究，其多种金属或金属复合状态下对生态环境造成的危险是十分巨大的。

2 结论
文章对金属矿区地表环境中重金属物质污染的生态风险评价展开了研究，通过对生态风险评价方法分析，结合研究区域的重金属分布特征，进行金属元素在生态环境中的危害系数比较，其中镉元素对生态环境造成的威胁最大，需控制相关金属矿区垃圾的排放，才能减轻重金属元素给生态环境带来的危害。

（上接229页）
纯铜的密度为8.9g/cm3，熔点为1083℃，导电导热性好，耐腐蚀性好，其强度较低、塑性较高，不适宜用作结构材料，主要用于制造导电器材或配制各种铜合金。

铜合金是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。

常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑红铜三大类。

由于铜所具有的金色感，在环境设计中常替代稀有的、价值昂贵的金作为点缀使用，能够产生古朴高雅，具有浓烈的文化和历史气息的视觉效果，由于铜的艺术表现力极强，还可以加工成为艺术铜门、铜幕墙、铜雕塑、铜壁画等装饰材料,这种创新的思维是将传统工艺美术与环境艺术的有机融合。

3 结合绿色理念选择环保金属材料
在环境设计和施工的过程中，要注意环境保护工作。

我国的资源是有限的，利用好有限的资源，尽量减少对环境的污染，更应在环境设计中得以体现。

选择对环境破坏小的金属材料，不要过多使用重金属材料，要提高设计对环境的友好，充分挖掘金属材料本身的能力。

因此，在金属材料的选择时候，首先，要注意能耗的问题，即尽量降低金属材料在制造过程中的能耗，这既包括金属提取制造的能耗，也包括金属加工成型材时的能耗。

其次，在环境设计的过程中，尽量选择工艺程序少的材料，这样不仅能有效降低成本，还能创造出环境友好的空间。

最后，选择能够循环使用的金属材料，或者将不能循环使用的材料改造成可以循环使用的材料。

这样不仅是资金成本的节约，也是资源的节约。

也就是说，金属材料的选择要考虑从开始加工到使用，再到回收循环整个过程对环境所产生的影响，选择时要符合设计要求与功能和低污染的环保型材料，在生产和使用的过程中尽量减少废弃物的排放、减少能源及资源的浪费。

这对保护环境起着至关重要的作用，也是实现金属材料可持续发展的有效途径。

环保型金属材料相对于传统的金属材料无论其功能还是质感，都能够达到非常优异的环境协调性，它是设计师在环保意识的指导下，所选择的环境艺术设计的新型材料，它必须具有符合生态设计要求的功能性、工艺性、经济性和舒适性。

所以，在环境设计的开发和创造过程中，只有结合绿色理念选择环保金属材料，才能为人们营造一个绿色健康，舒适美观的空间环境。

4 结论
精心的设计，巧妙的用材，能够关注健康，能够保护环境，永远是环境设计师需要追求的方向。

随着世界科技发展的脚步，金属材料的研发和应用将越来越先进。

本文只是对环境设计中金属材料应用和特性进行了初步的探讨，希望能够为相关的实践带来一定的参考作用。

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