7.1..材料生态设计与加工解析
Moldflow Plastics Advisers.V7.1 R1.顶级塑料模具分析 安装及其破解指南
中文名称：Moldflow中文名称英文名称：moldflow英文名称别名：moldflow mpi&mpa别名发行时间：2005年发行时间制作发行：moldflow制作发行地区：大陆,美国地区语言：英语语言简介：简介塑料包装专家Moldflow公司已经开发出分析软件，据说可以帮助制造商在短时间内创造更先进的包装。
该公司指出，新软件比之前的软件在填充和包装分析方面效率高出40%，同时在控制阀门持续开关方面也更加有效率。
此外，Moldflow认为新软件MPI 5给制造商提供了更多的选择机会。
它着重于3D技术和加工前后生产改进，同消费者的要求紧密相连。
例如，这种软件可以提供全球最大的数据库，囊括7800 多种用于塑料计算机半自动工程分析的材料，MPI 5能提供用于模仿9个独特铸造技术的19种模块。
此外，该产品提供改进的几何故障诊断、清除工具和自动网孔固定功能。
一塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和模塑生产等几个主要方面，它需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。
传统的手工设计、制造已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。
计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。
计算机技术在注塑模中的应用主要表现在以下几方面。
1、塑料制品及模具结构设计商品化三维CAD造型软件如Pro/Engineer、UG、CATIA等为设计师提供了方便的设计平台，其强大的曲面造型和编辑修改功能以及逼真的显示效果使设计者可以运用自如地表现自己的设计意图，真正做到所想即所得，而且制品的质量、体积等各种物理参数一并计算保存，为后续的模具设计和分析打下良好的基础。
同时，这些软件都有专门的注塑模具设计模块，提供方便的模具分型面定义工具，使得复杂的成型零件都能自动生成，而且标准模架库、典型结构及标准零件库品种齐全，调用简单，添加方便，这些功能大大缩短了模具设计时间。
材料的生态设计PPT课件
4.2 工业生态学
• 化学元素的循环
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4.2 工业生态学
• 社会生活中的水循环
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4.2 工业生态学
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4.2.1 工业生态学原理
工业生态学的起源。什么是工业生态学？
1989年9月 美国通用公司的研究部副总裁Robert Frosch和负责发动机研究的 Nicolas Gallopoulos在《科学美国人》杂志上发表题为《可持续工业发展战略》的 文章正式提出了工业生态学的概念 工业生态学把整个工业系统作为一个生态系统来看待，认为工业系统中的物质、能源和 信息的流动与储存不是孤立的简单叠加关系，而是可以像在自然生态系统中那样循环运 行，它们之间相互依赖、相互作用、相互影响，形成复杂的、相互连接的网络系统。 工业生态学是一门研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程、组织管理 体制以及生产、消费、调控行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关 系的系统科学。 工业生态学通过“供给链网”分析（类似食物链网）和物料平衡核算等方法分析系统结 构变化，进行功能模拟和分析产业流（输入流、产出流）来研究工业生态系统的代谢机 理和控制方法。工业生态学的思想包含了“从摇篮到坟墓”的全过程管理系统观，即在 产品的整个生命周期内不应对环境和生态系统造成危害，产品生命周期包括原材料采掘、 原材料生产、产品制造、产品使用以及产品用后处理。系统分析是产业生态学的核心方 法，在此基础上发展起来的工业代谢分析和生命周期评价是目前工业生态学中普遍使用 的有效方法。工业生态学以生态学的理论观点考察工业代谢过程，亦即从取自环境到返 回环境的物质转化全过程，研究工业活动和生态环境的相互关系，以研究调整、改进当 前工业生态链结构的原则和方法，建立新的物质闭路循环，使工业生态系统与生物圈兼 容并持久生存下去。
材料制备与加工课程设计
材料制备与加工课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解材料制备与加工的基本概念、原理和方法。
2. 学生能掌握不同材料的性质、制备工艺及加工技术。
3. 学生能了解材料制备与加工在工程、生活和科技领域中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的材料制备与加工实验方案。
2. 学生能运用实验仪器和设备，进行基本的材料制备与加工操作。
3. 学生能分析实验结果，评价材料性能，并提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 学生能培养对材料科学的兴趣，提高探究欲望。
2. 学生能认识到材料制备与加工在可持续发展、环境保护等方面的重要性，树立社会责任感。
3. 学生能在团队合作中，学会尊重、倾听、协作，培养良好的沟通能力和团队精神。
课程性质：本课程为高中年级的选修课程，旨在让学生了解材料科学的基本知识，掌握材料制备与加工的基本技能，培养学生的实践操作能力和科学素养。
学生特点：高中年级的学生具备一定的物理、化学基础，思维活跃，好奇心强，具备一定的实验操作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实验操作和观察分析，引导学生主动探究，培养学生的创新能力和实践能力。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容1. 材料基本性质：密度、硬度、韧性、导电性等物理性质，以及化学反应、氧化还原等化学性质。
2. 常见材料分类：金属、陶瓷、塑料、复合材料等，及其特点和应用。
3. 材料制备方法：熔炼、烧结、化学合成、物理气相沉积等。
4. 材料加工技术：铸造、塑性加工、热处理、表面处理等。
5. 材料制备与加工工艺优化：探讨不同工艺参数对材料性能的影响。
6. 材料应用案例分析：分析不同材料在汽车、航空、电子、医疗等领域的应用。
教学大纲安排：第一周：材料基本性质及分类第二周：材料制备方法（一）第三周：材料制备方法（二）第四周：材料加工技术（一）第五周：材料加工技术（二）第六周：材料制备与加工工艺优化第七周：材料应用案例分析及实验操作第八周：课程总结与评价教学内容与教材关联性：本教学内容与教材《材料科学基础》相关章节紧密关联，涵盖第二章材料的基本性质、第三章材料分类、第四章材料制备方法和第五章材料加工技术等内容。
食品行业绿色食品原料生产与加工方案
食品行业绿色食品原料生产与加工方案第一章绿色食品原料生产概述 (3)1.1 绿色食品原料生产的意义 (3)1.2 绿色食品原料生产的发展趋势 (3)第二章绿色食品原料种植技术 (4)2.1 绿色种植环境的选择 (4)2.2 绿色种植技术的应用 (4)2.3 绿色种植病虫害防治 (5)第三章绿色食品原料养殖技术 (5)3.1 绿色养殖环境的选择 (5)3.2 绿色养殖技术的应用 (6)3.3 绿色养殖病害防治 (6)第四章绿色食品原料质量检测 (6)4.1 原料质量检测标准 (6)4.1.1 概述 (6)4.1.2 国家标准与行业标准 (7)4.1.3 检测指标 (7)4.2 原料质量检测方法 (7)4.2.1 概述 (7)4.2.2 物理检测方法 (7)4.2.3 化学检测方法 (7)4.2.4 生物检测方法 (7)4.2.5 感官检测方法 (7)4.3 原料质量检测流程 (7)4.3.1 检测准备 (7)4.3.2 样品处理 (8)4.3.3 检测实施 (8)4.3.4 结果分析 (8)4.3.5 检测报告 (8)第五章绿色食品原料加工工艺 (8)5.1 绿色食品原料加工的基本原则 (8)5.2 绿色食品原料加工工艺的应用 (8)5.3 绿色食品原料加工过程中的质量控制 (9)第六章绿色食品原料加工设备 (9)6.1 绿色食品原料加工设备的选择 (9)6.1.1 设备功能 (9)6.1.2 设备材质 (9)6.1.3 设备自动化程度 (10)6.1.4 设备节能环保 (10)6.1.5 设备售后服务 (10)6.2 绿色食品原料加工设备的维护与保养 (10)6.2.1 定期检查 (10)6.2.3 润滑保养 (10)6.2.4 更换零部件 (10)6.2.5 定期培训 (10)6.3 绿色食品原料加工设备的安全操作 (10)6.3.1 操作前准备 (10)6.3.2 操作规范 (10)6.3.3 安全防护 (11)6.3.4 异常处理 (11)6.3.5 定期检查 (11)第七章绿色食品原料加工环境 (11)7.1 绿色食品原料加工环境的优化 (11)7.1.1 加工环境的规划与布局 (11)7.1.2 设施设备的优化 (11)7.1.3 生产工艺的改进 (11)7.2 绿色食品原料加工环境的监测与控制 (11)7.2.1 监测体系的建立 (11)7.2.2 控制措施的实施 (11)7.2.3 环境管理制度的完善 (12)7.3 绿色食品原料加工环境的改进 (12)7.3.1 技术创新与应用 (12)7.3.2 产业链协同发展 (12)7.3.3 培训与教育 (12)第八章绿色食品原料加工质量管理 (12)8.1 绿色食品原料加工质量管理体系 (12)8.1.1 概述 (12)8.1.2 体系构成 (12)8.2 绿色食品原料加工质量保证措施 (13)8.2.1 建立健全质量管理体系 (13)8.2.2 强化原料采购与验收环节 (13)8.2.3 严格生产过程控制 (13)8.2.4 加强产品质量检测 (13)8.2.5 规范产品储存与运输 (13)8.3 绿色食品原料加工质量改进 (13)8.3.1 持续改进原料采购与验收 (13)8.3.2 优化生产过程控制 (13)8.3.3 提升产品质量检测水平 (14)8.3.4 完善售后服务与信息反馈 (14)第九章绿色食品原料加工产业链管理 (14)9.1 绿色食品原料加工产业链的构建 (14)9.1.1 构建原则 (14)9.1.2 构建内容 (14)9.2 绿色食品原料加工产业链的协同发展 (14)9.2.1 产业链内部协同 (14)9.3 绿色食品原料加工产业链的优化 (15)9.3.1 优化产业链结构 (15)9.3.2 提升产业链技术水平 (15)9.3.3 加强产业链品牌建设 (15)9.3.4 完善产业链政策体系 (15)第十章绿色食品原料生产与加工的发展策略 (15)10.1 绿色食品原料生产与加工的政策支持 (15)10.1.1 政策背景与目标 (15)10.1.2 政策措施 (16)10.2 绿色食品原料生产与加工的技术创新 (16)10.2.1 技术创新的重要性 (16)10.2.2 技术创新方向 (16)10.3 绿色食品原料生产与加工的市场拓展 (16)10.3.1 市场现状 (16)10.3.2 市场拓展策略 (16)第一章绿色食品原料生产概述1.1 绿色食品原料生产的意义绿色食品原料生产是指在农业生产过程中，遵循可持续发展原则，采用环保、生态、安全的种植、养殖技术，保证农产品质量符合绿色食品标准的生产方式。
无机非金属类材料生态化解析PPT教学课件
➢ 耐火材料(硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质)——与高温 技术，尤其是钢铁工业的发展关系密切；
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二、制备无机非金属材料的原料及其生态化 改造对策
制备无机非金属材料的原料主要有天然矿物原料与人工合成 原料两大类。自然界存在的各种矿物是由构成这些矿物的各 种元素组成的。
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Байду номын сангаас
无机非金属材料环境负荷最大的工艺环节是高温 过程和粉碎过程，总体而言，采用以电为热源的 连续式加热工艺和闭路粉碎工艺具有较小的能耗 和污染。
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四、无机非金属类生态环境材料设计思想
与金属或高分子材料相比，除工艺、性能上的差异 外，无机非金属材料设计思想也有很大不同。
第八章 无机非金属类环境材料
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本章内容
概论
无机非金属材料的生态化改造
无机非金属材料零排放与零废弃制备 科学技术
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这一大类材料有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨 损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性以及宽 广的导电性、铁磁性和压电性。
传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需 的基础材料。
研究开发无机非金属生态环境材料，必须充分考虑 到这些差异。
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对于金属材料与高分子材料，一件产品的最终完成可分为材 料制备(以金属材料为例，包括采矿、冶炼、铸造、轧制到 型材出厂等环节)和产品制造两个截然分开的阶段，材料工 作者仅仅面向材料制备阶段，通常不用为最终用户负责。
设计也分为材料设计和产品设计两个独立的阶段，材料工作 者负责设计制造出具有各种性能(牌号)的材料，产品制造者 负责选材和产品设计、生产，相应地环境协调性评价也分为 MLCA和PLCA。
生态设计基础知识
生态设计基础知识在当今社会，随着环境问题的日益严峻和人们对可持续发展的追求，生态设计作为一种创新的设计理念和方法，正逐渐受到广泛的关注和应用。
那么，什么是生态设计？它又包含哪些基础知识呢？让我们一起来了解一下。
生态设计，简单来说，就是在设计过程中充分考虑到生态环境的因素，以实现人与自然的和谐共生，减少对环境的负面影响，并提高资源的利用效率。
它不仅仅是关于外观和功能的设计，更是一种综合性的思考方式，将生态原则融入到产品、建筑、景观等各个设计领域的每一个环节。
要理解生态设计，首先我们需要了解生态系统的基本原理。
生态系统是由生物群落及其生存环境共同组成的一个动态平衡的整体。
在这个系统中，物质和能量不断循环流动，各种生物相互依存、相互制约。
生态设计就是要模拟和遵循这些自然的规律，使我们的设计能够融入到生态系统中，而不是对其造成破坏。
材料的选择是生态设计中的一个重要环节。
优先选择可再生、可回收和低环境影响的材料是关键。
例如，竹子就是一种非常优秀的生态材料，它生长迅速，可再生能力强，而且在加工和使用过程中对环境的影响相对较小。
相比之下，一些传统的材料如混凝土和钢材，其生产过程往往会消耗大量的能源，并排放大量的污染物。
能源的利用也是生态设计需要重点考虑的方面。
我们应该尽量利用可再生能源，如太阳能、风能、水能等。
在建筑设计中，可以通过合理的朝向和布局来充分利用太阳能，减少对传统能源的依赖。
同时，提高能源的利用效率也是至关重要的，例如采用节能的电器设备和照明系统。
在产品设计中，延长产品的使用寿命和易于维修、升级也是生态设计的重要原则。
设计出耐用的产品可以减少废弃物的产生。
而且，如果产品能够方便地进行维修和升级，而不是被轻易地丢弃，也能够降低对资源的消耗。
生态设计还注重水的管理。
通过收集雨水、循环利用废水等措施，可以减少对新鲜水资源的需求。
在景观设计中，可以设计自然的雨水花园和湿地系统，来过滤和净化雨水，补充地下水。
无机非金属类生态环境材料ppt课件
2．混凝土 1）环境负荷降低型生态混凝土 （1）降低制造时的环境负荷 （2）降低使用时的环境负荷 （3）利用混凝土降低环境负荷 2）生物对应型生态混凝土
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3．平板玻璃 1）热反射玻璃 2）高性能隔热玻璃 3）自动调光玻璃 4）隔音隔热玻璃 5）电磁屏蔽玻璃 6）抗菌自洁玻璃
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4．建筑装饰装修材料 1）建筑涂料 2）壁纸墙布 3）建筑胶粘剂 4）建筑卫生陶瓷
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7.3 无机非金属材料零排放与零废弃制 备科学技术
• 对无机非金属材料排放和废弃的控制以及以此 为目的的零排放与零废弃制备科学技术，是无 机非金属类生态环境材料研究的重要内容。
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一、无机非金属材料的低能耗、少污染制备技术
1．免烧和低温固结技术
1）水热热压 2）反应硬化型免烧陶瓷和电沉积陶瓷膜
KI K IC
n
指数（疲 劳指数）
材料裂强度
材料断裂韧性
4）耐腐蚀、磨损性能设计
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2．结构设计 1）晶粒设计 （1）晶粒尺寸 （2）晶粒形状 2）晶界设计 3）多相复合设计 （1）原位自生复相结构 （2）纳米复合结构 （3）纤维、晶须复合结构 （4）智能自修复结构
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3．无机非金属材料长寿命化的典型设计—陶 瓷涂层 在一种材料表面形成另一种材料的涂层 1）锅炉传热管陶瓷涂层 2）飞机发动机的陶瓷绝热涂层
2）可切削技术
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二、无机非金属固体废弃物的再循环与再利用
无机非金属固体废弃物的高附加值利用方法有： ①分离法，可提取其他元素或化合物； ②合成法，再添加其他原料，可制备新材料； ③完全利用法，即完全利用废料制成新材料。
1． 粉煤灰、煤矸石 1）粉煤灰制取沸石
2）粉煤灰、煤矸石制备高性能陶瓷
设计材料及加工工艺+答案
2014设计材料及加工工艺期末总结第一章概论1.产品造型设计的三个要素及相互关系。
产品设计的三要素：产品的功能、产品的形态、材料与工艺功能与形态建立在材料与工艺基础上，各种材料的的特性因加工特性不同而体现出不同的材质美，从而影响产品造型设计。
2.材料的特性有哪些？固有特性：物理特性：(1)物理性能：密度、硬度(2)(力学)机械性能：强度、弹性和塑性、脆性和韧性、刚度、耐磨性等(3)热性能：导热性、耐热性、热胀性、耐燃性、耐火性(4)电性能：导电性、电绝缘性(5)磁性能：铁磁性、顺磁性、抗磁性(6)光性能：对光的反射、折射、透射化学特性：(1)抗氧化性(2)耐腐蚀性(3)耐候性派生特性：（1）加工特性（2）感觉特性（3）环境特性（4）经济性第二章材料的工艺特性1 什么是材料的工艺性？材料适应各种工艺处理要求的能力。
材料的工艺性包括成型加工工艺、连接工艺、表面处理工艺2 材料成型加工工艺的选择。
（1）去除成形（减法成形）在坯料成形过程中，将多余部分去除而获得所需形态，如车削、铣削、刨削、磨削等。
（2）堆积成形（加法成形）通过原料堆积获得所需形态。
如铸造、焙烧、压制、注射成型。
（3）塑性成形坯料在成形过程中不发生重量变化，只有形状的变化，如弯曲、压制、压延等。
3 材料表面处理的目的、工艺类型及选择。
表面处理的目的:（1）保护产品（2) 赋予产品一定的感觉特性工艺类型及选择A 表面精加工工艺技术：研磨、抛光、喷砂、蚀刻效果：平滑、光亮、肌理B 表面层改质工艺技术：化学处理、阳极氧化效果：特定的色彩、光泽C 表面被覆技术：镀层、涂层（PVD、CVD）、珐琅、表面覆贴效果：覆盖产品材料，表面呈现覆贴材料的效果。
4 快速成型的原理及特点，了解几种快速成型技术。
快速成型的原理：是基于离散、堆积原理而实现快速加工原型或零件的加工技术。
过程：1）利用计算机辅助设计（CAD）技术，建立零件的三维模型；2）对该三维（3D）模型进行分层离散处理，将三维模型数据变成二维(2D)平面数据。
(完整版)环境材料学第5章材料的生态设计
生态设计的内容
材料的选择与管理、 产品的可拆卸性设计、 产品的可回收性设计 首先考虑所有材料、能量输入和输出，尽可能为无害而努力； 预防废弃物的产生比废弃物的处理和清除更重要； 后处理过程设计为能源、处理消耗最省； 产品、过程和系统的设计必须考虑所有被投入的能量与物质的
1992.6.3 里约热内卢 联合国环境与发展大会 官方 对可持续发展讨论的一个高峰 大会通过了《里约热 内卢环境与发展宣言》以及《二十一世纪议程》。
可持续发展
是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们 是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的， 又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土 地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续 发展和安居乐业。
伴随着环境问题的出现，以及对发展目标的重 新认识，人类开始反思，从而产生了可持续发 展的思想。
1972.6.5 斯德哥尔摩 联合国人类环境研讨会上 首次提出可持续发展的概念。
1987.4.27 世界环境与发展委员会 发表了一份 题为《我们共同的未来》的报告，系统阐述了可
持续发展的思想：“既能满足当代人的需要, 又不对后代人满足其需要的能力构成危害 的发展”。
可持续发展与环境保护既有联系，又不等同。环境 保护是可持续发展的重要方面。可持续发展的核心 是发展，但要求在严格控制人口、提高人口素质和 保护环境、资源永续利用的前提下进行经济和社会 的发展。
可持续发展的要点
不否定经济增长 强调经济发展以自然资源为基础，同环境承载
能力相协调 生产过程中尽量少投入、多产出 消费过程中尽量多利用、少排放 最终目标：实现经济效益、社会效益、环境效
20世纪全球十大环境问题
1
气候变暖
材料的生态设计
2、产品的生态设计
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
整合产品功能 优化产品结构 产品部件的功能功能优化 模块化设计 易于维护和维修 易于再循环
整合产品功能 将几种功能或产品组合进一个产品中，则可节 约大量的原料和空间。 例如： 德国Viessmann公司开发了多功能集成的太阳 德国Viessmann公司开发了多功能集成的太阳 能收集阳台栏杆，这种栏杆是一种真空管收集 器，它可用于取代大的太阳嵌板。厚硼硅酸盐 玻璃和耐用的真空管玻璃/ 玻璃和耐用的真空管玻璃/金属收集器保证了安 全性和长寿命。由于这一创新，阳台栏杆和太 阳能收集器不在需要独立的建造，节省了能源 和材料。而且这种收集器比平板收集器效率高 30％。 30％。
1、原材料的生态设计
① ② ③
减少原材料的使用量 采用再循环原料 采用低能值原料
①
减少原材料的使用量 通过生态设计，在为人类提供同样的经济功 能的同时相对或绝对地减少原材料的使用 量。
采用再循环原料 尽量避免使用不可再生，或者需要很长时间才能 再生的原料，如矿物燃料，金属铜等。尽量使 用可以再循环利用的原料，可以减少原料在采 掘和生产过程中的能耗。 举例 A 日本的Beauty工业利用废旧的玻璃作为原料，生 日本的Beauty工业利用废旧的玻璃作为原料，生 产的免烧瓷砖可以节省大量的资源和能源，而 且这种瓷砖可以再利用。 B
⑧
轮胎设计人员如果考虑到轮胎最终去处，可以改变轮 胎的成分能够使燃烧更加有效，可以产生较少或根本不产 生有毒物质，可以使轮胎在一定条件下更加快速、简单的 分解，可以通过配方的改变使废旧轮胎更容易转化为一种 新的产品。
2.2、 产品生态设计的要求 2.2、
1、在材料的选择与使用上 应避免使用有毒有害的材料和添加物，并考虑替 代材料的使用，在实在无法替代时，应考虑毒性 物质的稳定性并采取措施把毒性物质“ 物质的稳定性并采取措施把毒性物质“锁”在材 料中使其不易释放出来；避免使用不可再生及需 很长时间才能恢复的原材料如化石燃料、热带硬 木等；尽量使用品种相同的及可再循环的原材料， 以便回收利用；尽量使用再循环的材料，降低新 材料的使用量，也为再循环材料创造市场；同时 在设计时，应考虑尽量减少原材料的使用量，以 减少产品的体积和重量，也方便产品的运输和储 存。
材料生态设计的概念
材料生态设计的概念1. 引言材料生态设计是一种以环境保护为导向的设计方法，旨在减少对自然资源的消耗和对环境的负面影响。
在当今世界面临资源短缺和环境问题日益严重的背景下，材料生态设计成为了一种重要的解决方案。
本文将深入探讨材料生态设计的概念、原则、方法以及在实际应用中所面临的挑战。
2. 材料生态设计概念解析2.1 材料循环利用材料循环利用是材料生态设计中最核心和关键的概念之一。
传统制造业中，大量原材料被消耗后成为废弃物，给自然环境带来了巨大负担。
而在材料循环利用中，废弃物被重新收集、分拣、处理，并经过再加工后重新投入到制造过程中。
这种循环利用不仅减少了对原始资源的需求，还降低了废弃物对自然环境造成的污染。
2.2 生物可降解性生物可降解性是指一种材料在自然环境中能够被微生物分解并完全降解为无害物质的能力。
在材料生态设计中，使用生物可降解材料可以有效减少对环境的负面影响。
这些材料可以在使用寿命结束后自然分解，避免了长期积累和对土壤、水源的污染。
2.3 资源节约资源节约是材料生态设计的重要原则之一。
通过优化设计和制造过程，减少对原始资源的消耗是实现资源节约的关键。
例如，通过减少材料浪费、优化工艺流程和提高能源利用效率等方式，可以最大限度地减少资源消耗。
3. 材料生态设计原则3.1 循环经济原则循环经济原则是指将废弃物转化为可再利用资源的经济模式。
在材料生态设计中，循环经济原则被广泛应用于产品制造过程中。
通过回收和再利用废弃物、采用可循环利用的材料以及推广产品再制造等方式，实现了资源最大化利用。
3.2 绿色制造原则绿色制造是指在产品制造过程中最大限度地减少对环境的负面影响。
在材料生态设计中，绿色制造原则强调使用环境友好的材料和工艺，减少对水资源、能源和原始资源的消耗。
同时，绿色制造还要求减少废弃物的产生和排放，避免对环境造成污染。
3.3 循环设计原则循环设计是指在产品设计阶段就考虑到材料循环利用和可降解性等因素。
生态材料学第四章生态材料设计、生产、再生
第四章生态材料设计、生产、再生产生态材料的开发和材料生态的实现必须贯彻材料生命周期概念，即从原料采集开始、经过材料和产品制造、使用消费、最终循环再生或作为废弃物处理的整个生命周期过程，降低环境负载。
不能将生态材料简单地看成为最后的成果，而更应当理解为整个技术体系的目标。
也就是说，对某种在生态环境和健康影响方面尚不够完善的材料，应当从生态学观念出发，以降低环境负载和提高健康效益为目标，通过生态设计、清洁生产和循环再生等手段达到生态化，并在新型生态材料开发中采用这些原则和方法，优化材料生态性能。
在本章将介绍材料的生态设计、清洁生产和循环再生的基本概念、特点和主要内容。
第一节生态设计一、生态设计的基本概念生态设计（Eco-design,ED）是指在材料和产品的设计中将保护生态、人类健康和安全的意识有机地融入其中的设计方法。
生态设计又称为生命周期工程设计（Life Cycle Engineering Design,LCED）、绿色设计（Green Design,GD）、为环境而设计（Design for Environment,DFE）。
以保护生态环境为中心的设计方法还有侧重于产品循环回收的可再循环设计（Design for Recycle-ability,DFR）、便于回收重新使用的易拆卸设计（Eesign for Disassembly,DFD）、材料选择设计（Design for Material Selection,DFMS）。
目前生态设计已经成为推行预防生态环境受到危害的重要手段，是最高级的清洁生产措施和可持续发展的最佳途径。
生态设计是要明显地减少材料制造前的隐性材料物质和能源流，即在材料循环的前端减少，而不仅仅是促进生产造成废弃物的循环，而且并非所有物质都可以循环，例如，煤和石油只可燃烧一次。
在大部分工业化国家矿物燃料及其隐性原料占材料总使用量的26%-46%，生态设计则是采用先进技术、工艺并采用可循环材料以减少对生态环境的破坏。
材料生态设计
就材料的生产和使用而言，资源消耗是源头，环境污染是末尾 。 材料生产过程的资源效率越低，最终造成的环境污染越重。
3.3.2 材料流理论
分析材料的资源效率，最有效的工具就是材料流分析方法。
材料流（Materials flow） ，又称物质流(Mass flow) ， 也称材料链(substance chain) 。
生态设计的驱动力：
一是社会经济体制的重构或新的社会经济制度的建立， 如施行循环再生、生态税制改革，即实行资源消费税， 扩大生产者责任及实行排污市场管理等。
其次，基于市场机制的环境标识所导致的绿色采购，推 行绿色金融如绿色公债，或绿色储蓄等，都会有助于推 动产业向可持续发展的生产方向迈进 。
相关者协作：生态设计是基于产品生命周期链的设计方 法，在设计过程中，需要各利益相关者共同参与及协作， 这些利益相关者包括：生产者、供应商、消费者、废弃 物管理者、资源回收者及政策制订者。
可持续发展的核心是发展，但要求在严格控制人 口、提高人口素质和保护环境、资源永续利用的 前提下进行经济和社会的发展。
现代设计:
利润
性能
环境
成本设计
技术设计
生态设计
可持续发展的产品和工艺
通过技术设计、成本设计和生态设计，把性能、利润和环 境等目标融为一体，实现经济活动的可持续发展，最终实现人 类社会的可持续发展。
1989年美国通用公司的研究部副总裁Robert Frosch和负责发动机研究的Nicolas Gallopoulos 在《科学美国人》杂志上发表题为《可持续工业发 展战略》的文章正式提出了工业生态学的概念。
工业生态学把整个工业系统作为一个生态系统来 看待，认为工业系统中的物质、能源和信息的流动 与储存不是孤立的简单叠加关系，而是可以像在自 然生态系统中那样循环运行，它们之间相互依赖、 相互作用、相互影响，形成复杂的、相互连接的网 络系统。
9.复合材料生态化解析
第三节 复合材料生命周期评估
复合材料 LCA 和单质材料 LCA 基本是一致的，现举日 本住友化学公司的产品应用示例，即以聚丙烯为基体，玻璃 纤维为增强材料。 目前混凝土模板大量使用木材，对生态系统造成严重破 坏。住友化学公司开发的复合材料商品名称为“カタヮ-ク” ，本节重点介绍 “カタヮ-ク” LCA ，并与木模板和钢模板 进行对比评估。
0.944823*0.121/1.000=0.1143kg。
石脑油裂解产生的CO2 包括以下几个方面：
①包括石脑油 CO2负载： 石油开采得到精制石脑油累计产生 CO2 ，
按成分比例分配，裂解原料石脑油累计 CO2负载应为 0.1143 × 5.45=0.6229kg 。
②原料重油 CO2负载： 至重油生产为止前 CO2负载为 0.245 ×
一、复合材料重量与使用环境负载
与其他材料相比较，复合材料具有更高的比强 度，比拉伸模量和热膨胀系数，它更适宜应用在取 代总重量与使用负载之比高的结构材料。
二、复合材料将在解决能源方面做出贡献
目前世界面临的是全球能源危机，对策是尽量节省能源， 开辟新的清洁能源。复合材料由于具有质轻、高力学性能和耐 腐蚀性等，则具有优势，可望得到应用和发展。
0.894=0.2190kg。
③供电产生的CO2： CO2产生量为0.547×0.091=0.0498kg。 ④燃料燃烧产生的 CO2 ：作为燃料的重油燃烧产生的 CO2为 3.13 ×
0.894=2.798kg。 石脑油裂解过程中，③和④是新产生的 CO2，其排放 CO2如图 10-4 所示。1kg丙烯产生的CO2是①～④累积量，即 0.6229+0.2190+0.0498+2.798=3.6879kg CO2 /5.45kg石脑油=0.677kg CO2/kg 丙烯。
如何在木材加工中进行生态设计
如何在木材加工中进行生态设计在当今社会，环境保护和可持续发展已成为全球关注的焦点。
木材作为一种重要的自然资源，在加工过程中如何实现生态设计至关重要。
生态设计不仅有助于减少对环境的负面影响，还能提高木材资源的利用效率，为企业带来经济效益和社会效益的双赢。
首先，我们需要明确什么是生态设计。
生态设计是指在产品设计、生产、使用和废弃的整个生命周期中，充分考虑环境因素，以最小化资源消耗、降低环境污染和实现可持续发展为目标的设计理念和方法。
在木材加工领域，生态设计意味着从原材料的选择、加工工艺的优化、产品的设计到废弃物的处理等各个环节，都要遵循生态原则。
原材料的选择是生态设计的第一步。
在木材加工中，应优先选择可持续经营的森林资源。
这意味着选择来自经过认证的森林，如 FSC（森林管理委员会）认证的木材。
这些森林通常采用可持续的采伐方式，确保森林的生态平衡和生物多样性得以维持。
此外，还可以考虑使用回收木材或速生木材。
回收木材不仅减少了对新木材的需求，还能赋予产品独特的历史和文化价值。
速生木材如杨树、桉树等，生长速度快，能够在较短时间内提供木材资源，从而减轻对天然林的压力。
加工工艺的优化是实现生态设计的关键环节。
在木材加工过程中，会消耗大量的能源和水资源，并产生废水、废气和废渣等污染物。
为了减少这些环境影响，企业应采用先进的加工技术和设备。
例如，采用高效的锯切和干燥技术，可以减少木材的损耗和能源消耗。
优化生产流程，减少不必要的中间环节，也能提高生产效率，降低环境成本。
同时，要加强对废水、废气和废渣的处理和回收利用。
废水可以通过净化处理后循环使用，废气经过净化处理达标排放，废渣可以作为生物质能源或用于生产人造板材等。
产品设计也是生态设计的重要组成部分。
在设计木材产品时，应充分考虑产品的使用寿命、可维修性和可回收性。
通过合理的结构设计和选材，提高产品的质量和耐久性，延长产品的使用寿命。
设计易于维修和更换零部件的产品，能够减少产品的废弃率。
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在清洁生产的概念中不但含有技术方面的可行性，还包括经 济方面的可盈利性和社会方面的可持续发展性。
在环境方面可直接表现出减少或消除污染； 在经济方面可表现出节约资源能源、降低生产成本、提高产 品质量、增加产品的市场竞争力； 在技术方面，所谓的清洁生产过程和产品是和现有的工业和 产品相比较而言的，推行清洁生产本身就是一个不断完善的 过程，始终需要新技术的支持，不断开发新技术，改进新工 艺，提出更新的目标，达到更高的水平。
可持续发展
“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力 构成危害的发展。”
——《我们共同的未来》(世界环境与发展委员会, 1987年)
基本定义：
可持续发展就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展， 它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要 保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然 资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。
一、清洁生产对环境保护的贡献
60年代
70年代
90年代
实施清洁生产的核心问题：资源、能源的利用水平是否提高； 污染物的产生量与排放量是否减少。 清洁生产的中心思想是用减少或避免产生污染等始端防止技 术代替传统的末端治理技术，
节约原材料和能源，
淘汰有害材料， 减少污染物和废弃物的排放， 避免废物排放对人类和环境的有害性。
材料的生态设计——塑料
生态可降解塑料
光降解塑料：共聚物合成、光敏剂等； 生物降解塑料：生物破坏性塑料、全生物降解塑料；
塑料废弃物的综合利用
按塑料类别分离； 化学再生：还原为油品、单体或其他化学原料； 裂解法；
再生过程中的环境问题
有害气体防治； 再生塑料市场的规范。
第二节 清洁生产技术
低合金化； 非敏感元素合金化； 杂质无害化；
高性能长寿命金属材料
高性能金属材料：纤维再增韧Fe-Fe复合金属材料、结构用钢、 铝锂合金、超级铝、镁合金，等； 长寿命金属材料；
生产加工工艺的生态设计
熔融还原炼钢技术； 冶金短流程工艺； 金属材料的近终形加工；
金属材料废弃物的综合利用
使用环境材料
降低能耗 节约材料 减少材料种类 易拆卸设计
零部件可循环再利用
材料循环再利用 减少包装材料
材料生态设计和产品生态设计
共同点：两者均考虑在整个生命周期内，着重考虑生态属
性、并将其作为设计目标，同时保持应有功能质量、经济 性。材料和产品同时存在于一个生命周期内，追求共同的 准则。
二、清洁生产的内容及理论基础
清洁的生产过程 清洁的产品 清洁的服务
废物与资源转化理论 生产过程最优化理论 社会化大生产理论
清洁生产的理论基础
废物与资源转化理论是以物质不灭定律和能量守恒定律为基础的。 在生产过程中，所有的物料都遵循物质平衡原则。生产过程中产生 的废物越多，则原料亦即资源消耗越大，因为所有的废物都是由原料转 化而来的。清洁生产可使废物产生量最小化，也就使原料得到了最有效 的利用。
第一节 材料的生态设计
生态设计是将保护生态环境、人类健康安全的意识和技术有机地融入材 料、产品、以及工业过程中的设计方法，将环境性能作为产品的设计目标和 出发点，力求使产品对环境的影响为最小。
减少进入生产和消费 过程的物质量，从源 头节约资源使用和减 少污染物的排放。
提高产品和服务的利 用效率，要求产品或 包装以初始形式多次 使用,减少次污染。
两者区别：产品生态设计着重考虑生态材料选择、产品可
拆卸及回收，而材料生态设计着重考虑原料选择、制造过
程省资源、省能源和无污染、废弃后可循环再生。
五、材料工业生态设计的主要内容
1. 原材料的生态设计 2. 产品的生态设计
3. 生产过程的生态设计
4. 产业生态系统的生态设计
1、原材料的生态设计
① 减少原材料的使用量 ② 采用再循环原料 ③ 采用低能值原料
二、生态设计的要素
性能
使用便利 寿命 安全 加工难易程度 维修管理 附加值 健康卫生 外表美感 精神文化价值
成本
制造成本 运输成本 间接成本
环境影响
材料消耗量 能耗 资源枯竭程度 土地消耗量 污染物排放量 毒性 温室效应 酸雨
三、生态设计的方法
、材料生态设计的技术内容
要求物品完 成使用的功 能后重新变 成再生资源。
一、生态设计的原则
生态设计 = 设计 + LCA 设计 生态 = • 性能 设计 • 成本
+
• 生命周期评估 • 环境效益
生态材料 = 材料设计+生命周期评估（LCA）
生态产品 = 产品设计+生命周期评估（LCA）
生态服务 = 服务设计+生命周期评估（LCA）
2、产品的生态设计
① 整合产品功能
② 优化产品结构
③ 产品部件功能的功能优化 ④ 模块化设计 ⑤ 易于维护和维修 ⑥ 易于再循环
3、生产过程的生态设计
① 尽可能减少生产环节 ② 选择对环境影响小的生产技术 ③ 使用清洁能源和材料 ④ 建立ISO14001环境管理体系
4、产业生态系统的生态设计
产业生态系统的演进，即系统的输入（能源与原材料）与产出
（产品与废物）综合平衡，可体现不同的层次，小到工业共生
体系，大到整个社会经济体系。
功能第一 追求质量
重视环境 质量适宜 分解性
耐久性
大量消费
省能、省资源
可回收再利用
废
弃
污染发生后处理
污染发生前预防
通 用
个别、特殊
竞 争
协
调
传统材料到生态材料设计思想的转换
材料的生态设计——金属
可循环再生设计
定义：清洁生产是通过产品设计、原料选择、工艺改革、生 产过程管理和物料内部循环利用等环境的科学化与合理化， 使工业生产最终产生的污染物最少的一种工业生产方法和管 理思路。 从方法上理解：最大限度内减少生产过程所产生的废物量； 从管理上理解：将综合预防的环境管理策略持续地应用于生 产过程、产品和服务中； 从概念上理解：一种对人类和环境无害的可持续发展的生产 活动；
第七章
材料的生态设计与加工
本讲主要内容
生态平衡及可持续发展
• 生态平衡 • 材料产业的可持续发展
材料的生态设计及案例
• 生态设计的理念、原则及方法
• 原材料及产品的生产设计案例
生态加工及清洁生产
• 生态加工技术 • 清洁生产技术
生态平衡
在生态系统内部，生产者、消费者、分解者和非生物环境 之间，在一定时间内保持能量与物质输入、输出动态的相对稳 定状态。