环境功能材料
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环境材料的内涵：
➢ 在尽可能满足用户对材料性能的要求的同时，必须考 虑尽可能节约资源和能源，尽可能减少对环境的污染， 要改变片面追求性能的观念。
➢ 在研究、设计、制备材料以及使用、废弃材料产品时， 一定要把材料及其产品整个寿命周期中，对环境的协 调性作为重要评价指标，改变只管设计生产，而不顾 使用和废弃后资源再生利用及环境污染的观点。
国外：环境负担性评价技术及环境性能数据库； 资源保护及再循环利用技术；与生态系统协调 的材料及加工技术
国内：材料的环境性能和环境性能数据库；降 低材料环境负担性工艺和技术；开发环境相容 性新材料和绿色产品；发展环境降解新材料及 治理环境污染的高效环境工程材料
国内现阶段，环境材料研究的三阶段：
阶段 治表 回归 治本
目标 末端治理 环境协调 初始端治理
主要内容 治理现在的污染，改善生态环境 所有过程和产品与环境相容 预防污染，减少污染的发生量
➢ 就学科的发展来说，环境材料的研究内容主要包括 理论研究和应用研究
（1）环境材料的理论研究
表1 环境材料理论研究的主要内容
类别
内容
材料的环境性能评价 材料的可持续发展理论
后)
2) LCA的基本概念
1993年，SETAC对LCA定义为：
• 通过确定和量化与评估对象相关的能源消耗、 物质消耗和废弃物排放，来评估某一产品、过 程或事件的环境负荷；定量评价由于这些能源、 物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响；辨 别和评估改善环境（表现）的机会。评价过程 应包括该产品、过程或事件的寿命全过程，包 括原材料的提取与加工、制造、运输和销售、 使用、再使用、维持、循环回收，直到最终的 废弃。
1997年ISO14040给出的LCA的定义为：
➢ 不仅要讲科学技术效益、经济效益，还要讲社会效益， 把材料科技与产业的发展目标与可持续性发展的大目 标结合起来。
环境材料的特征：
➢ 无毒无害、减少污染，包括避免温室效应和臭 氧层破坏等；
➢ 全寿命过程对资源和能源消耗少； ➢ 可再生循环利用、容易回收； ➢ 材料的高使用效率等。
4. 环境材料的研究内容
2. 生命周从摇篮到坟墓的评价方法，是一种综 合性的评价方法。
1) LCA方法的起源与发展
在美国SETAC和SPOLD的大力
二次能源危机，许多制造
推在动全LC下球A， 范的生围发命内周得展期到可评较大价 大方规致法模归结为业率生法三认的命日识重周臻个到要期成阶提性评熟段高，价能于方：源是利开用发效出 的出——应台• 生用了思命。I想S周O1萌期40评4芽0价《阶—环段—境原管则理(60年一周代些期末方的，法能来耗70评问年估题产，代品以初生求)命提 与提框出• 架对学生》术命,以探周国期讨际评阶标价准段方形法式(的70年代高中总到能可源8乐利0年公用司效代率)末(可) 口 基本• 原广则泛与关框架注与迅速发展阶段 (80年代末以
环境材料相关知识
一、 环境材料 二、环境材料的评价——LCA 三、 环境材料的设计——ED 四、典型环境材料
一、环境材料
1. 环境材料的提出 ➢ 根本原因——科技的发展
➢ 直接原因——环境问题（资源短缺和 环境污染）
现代材料的“五要素”
• MSE四要素 （传统）
–使用性能 –材料的性质 –结构与成分 –合成与加工
➢材料科技的发展能够解决材料设计、生 产、使用、废弃、回收全过程的环境问 题，必须改变过去追求最大限度发挥材 料的性能和动能为出发点的做法。
2. 环境材料的基本概念
• 环境材料的定义，国际上目前还没有形 成统一的说法。从1993年以来，每两年 举行一次的环境材料国际会议（The International Conferences on Ecomaterials），及数次专题研讨会。 （1994年开始每两年一次的Ecobalance 国际会议。）
• 缺少一个要素：
—材料的环境协 调性评价（LCA,
Life Cycle
Assessment ）与 生态设计（ED,
Ecological
Design ）
山本良一提出环境材料性能三维坐标观点：具 备多种功能的知识集约型材料。
环 境 协 调 性
先进性
➢传统的材料研究、开发与生产，往往过 多地追求良好的使用性能，而对材料的 生产、使用和废弃过程中需消耗大量的 能源和资源，并造成严重的环境污染， 危害人类生存的严峻事实重视不够。
环境协调性
环境材料 舒适性
先进性
1) 一般性原则 判断依据
质量判据 经济判据 资源判据 能源判据 环境判据
2) 常见的环境指标及其表达方法
• 能耗 • 环境影响因子评价法(EAF) • 环境负荷单位法(ELU) • 生态指数(EI) • 环境商值(EQ) • 生态因子法(ECOI) • 生命周期评价法(LCA)
LCA方法学、环境性能数据库 资源效率、材料流分析、工业生态学
材料的生态设计
生态设计理论、非材料化理论
材料的生态加工
清洁生产、再循环利用、降解、废物处理
（2）环境材料的基础研究
表2 环境材料应用研究的主要内容
类别
内容
环境协调性材料 环境降解材料 环境工程材料
天然材料、仿生材料、绿色包装材料、生态建材 可降解塑料、生物降解性无机材料 环境净化材料、环境修复材料、环境替代材料
二、环境材料的评价方法
——LCA
二、环境材料的评价方法
——LCA
1. 环境材料的判据
2. 生命周期评价方法 ——LCA(Life Cycle Assessment)
3. 材料的生命周期评价 4. 材料的生命周期评价实例
1. 环境材料的判据
环境材料在各自应用领域中具有良好的使 用性能，在原料制备、产品制造、使用以 及再生利用或者废弃物处理等环节中环境 负荷最小或者有利于人类健康。
➢ 1998年中国生态环境材料研究战略研讨会上给出的环 境材料定义为：
➢ 环境材料是指同时具有满意的使用性能和优良的环境 协调性，或者能够改善环境的材料。
➢ 1990年，日本东京大学山本良一教授率先提出环境材 料的英文词汇：ecomaterial
环境材料
环境性能 使用性能 经济性能
3. 环境材料的内涵与特征
➢ 在尽可能满足用户对材料性能的要求的同时，必须考 虑尽可能节约资源和能源，尽可能减少对环境的污染， 要改变片面追求性能的观念。
➢ 在研究、设计、制备材料以及使用、废弃材料产品时， 一定要把材料及其产品整个寿命周期中，对环境的协 调性作为重要评价指标，改变只管设计生产，而不顾 使用和废弃后资源再生利用及环境污染的观点。
国外：环境负担性评价技术及环境性能数据库； 资源保护及再循环利用技术；与生态系统协调 的材料及加工技术
国内：材料的环境性能和环境性能数据库；降 低材料环境负担性工艺和技术；开发环境相容 性新材料和绿色产品；发展环境降解新材料及 治理环境污染的高效环境工程材料
国内现阶段，环境材料研究的三阶段：
阶段 治表 回归 治本
目标 末端治理 环境协调 初始端治理
主要内容 治理现在的污染，改善生态环境 所有过程和产品与环境相容 预防污染，减少污染的发生量
➢ 就学科的发展来说，环境材料的研究内容主要包括 理论研究和应用研究
（1）环境材料的理论研究
表1 环境材料理论研究的主要内容
类别
内容
材料的环境性能评价 材料的可持续发展理论
后)
2) LCA的基本概念
1993年，SETAC对LCA定义为：
• 通过确定和量化与评估对象相关的能源消耗、 物质消耗和废弃物排放，来评估某一产品、过 程或事件的环境负荷；定量评价由于这些能源、 物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响；辨 别和评估改善环境（表现）的机会。评价过程 应包括该产品、过程或事件的寿命全过程，包 括原材料的提取与加工、制造、运输和销售、 使用、再使用、维持、循环回收，直到最终的 废弃。
1997年ISO14040给出的LCA的定义为：
➢ 不仅要讲科学技术效益、经济效益，还要讲社会效益， 把材料科技与产业的发展目标与可持续性发展的大目 标结合起来。
环境材料的特征：
➢ 无毒无害、减少污染，包括避免温室效应和臭 氧层破坏等；
➢ 全寿命过程对资源和能源消耗少； ➢ 可再生循环利用、容易回收； ➢ 材料的高使用效率等。
4. 环境材料的研究内容
2. 生命周从摇篮到坟墓的评价方法，是一种综 合性的评价方法。
1) LCA方法的起源与发展
在美国SETAC和SPOLD的大力
二次能源危机，许多制造
推在动全LC下球A， 范的生围发命内周得展期到可评较大价 大方规致法模归结为业率生法三认的命日识重周臻个到要期成阶提性评熟段高，价能于方：源是利开用发效出 的出——应台• 生用了思命。I想S周O1萌期40评4芽0价《阶—环段—境原管则理(60年一周代些期末方的，法能来耗70评问年估题产，代品以初生求)命提 与提框出• 架对学生》术命,以探周国期讨际评阶标价准段方形法式(的70年代高中总到能可源8乐利0年公用司效代率)末(可) 口 基本• 原广则泛与关框架注与迅速发展阶段 (80年代末以
环境材料相关知识
一、 环境材料 二、环境材料的评价——LCA 三、 环境材料的设计——ED 四、典型环境材料
一、环境材料
1. 环境材料的提出 ➢ 根本原因——科技的发展
➢ 直接原因——环境问题（资源短缺和 环境污染）
现代材料的“五要素”
• MSE四要素 （传统）
–使用性能 –材料的性质 –结构与成分 –合成与加工
➢材料科技的发展能够解决材料设计、生 产、使用、废弃、回收全过程的环境问 题，必须改变过去追求最大限度发挥材 料的性能和动能为出发点的做法。
2. 环境材料的基本概念
• 环境材料的定义，国际上目前还没有形 成统一的说法。从1993年以来，每两年 举行一次的环境材料国际会议（The International Conferences on Ecomaterials），及数次专题研讨会。 （1994年开始每两年一次的Ecobalance 国际会议。）
• 缺少一个要素：
—材料的环境协 调性评价（LCA,
Life Cycle
Assessment ）与 生态设计（ED,
Ecological
Design ）
山本良一提出环境材料性能三维坐标观点：具 备多种功能的知识集约型材料。
环 境 协 调 性
先进性
➢传统的材料研究、开发与生产，往往过 多地追求良好的使用性能，而对材料的 生产、使用和废弃过程中需消耗大量的 能源和资源，并造成严重的环境污染， 危害人类生存的严峻事实重视不够。
环境协调性
环境材料 舒适性
先进性
1) 一般性原则 判断依据
质量判据 经济判据 资源判据 能源判据 环境判据
2) 常见的环境指标及其表达方法
• 能耗 • 环境影响因子评价法(EAF) • 环境负荷单位法(ELU) • 生态指数(EI) • 环境商值(EQ) • 生态因子法(ECOI) • 生命周期评价法(LCA)
LCA方法学、环境性能数据库 资源效率、材料流分析、工业生态学
材料的生态设计
生态设计理论、非材料化理论
材料的生态加工
清洁生产、再循环利用、降解、废物处理
（2）环境材料的基础研究
表2 环境材料应用研究的主要内容
类别
内容
环境协调性材料 环境降解材料 环境工程材料
天然材料、仿生材料、绿色包装材料、生态建材 可降解塑料、生物降解性无机材料 环境净化材料、环境修复材料、环境替代材料
二、环境材料的评价方法
——LCA
二、环境材料的评价方法
——LCA
1. 环境材料的判据
2. 生命周期评价方法 ——LCA(Life Cycle Assessment)
3. 材料的生命周期评价 4. 材料的生命周期评价实例
1. 环境材料的判据
环境材料在各自应用领域中具有良好的使 用性能，在原料制备、产品制造、使用以 及再生利用或者废弃物处理等环节中环境 负荷最小或者有利于人类健康。
➢ 1998年中国生态环境材料研究战略研讨会上给出的环 境材料定义为：
➢ 环境材料是指同时具有满意的使用性能和优良的环境 协调性，或者能够改善环境的材料。
➢ 1990年，日本东京大学山本良一教授率先提出环境材 料的英文词汇：ecomaterial
环境材料
环境性能 使用性能 经济性能
3. 环境材料的内涵与特征