環(huán)境材料第四章第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日圖4-1現(xiàn)代設計內容及目標示意圖第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)

生態(tài)設計概論

一、生態(tài)設計的基本概念

生態(tài)設計（Eco-design,ED）是指在材料和產品的設計中將保護生態(tài)、人類健康和安全的意識有機地融入其中的設計方法,又稱為生命周期工程設計（LifeCycleEngineering

Design,LCED）、綠色設計(GreenDesign,GD),或為環(huán)境而設計(DesignforEnvironment,DFE)。目前生態(tài)設計已經成為推行預防生態(tài)環(huán)境受到危害的重要手段,是最高級的清潔生產措施和可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑。生態(tài)設計是采用先進技術、工藝并采用可循環(huán)材料以減少對生態(tài)環(huán)境破壞的設計,要明顯地減少材料制造前的隱性材料物質流和能源流,即在材料循環(huán)的前端減少,而不應僅僅是促進生產從而造成廢棄物的循環(huán)。第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日生態(tài)設計：是指“環(huán)境因素”決定設計決策的方向，即環(huán)境與產品開發(fā)中其它因素（如利潤、功能、美觀等）一樣同等重要，甚至更重要。這個概念強調了產品的生態(tài)設計。屬于狹義的生態(tài)設計生態(tài)設計：指任何與生態(tài)過程相協(xié)調，盡量使其對環(huán)境的破壞影響達到最小的設計形式。這種協(xié)調意味著設計尊重生物多樣性，減少對資源的剝奪，保持營養(yǎng)和水循環(huán)，維持植物生境和動物棲息地的質量，以有幫助改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的健康。這種生態(tài)設計不僅涉及產品，還包括原材料、生產過程、產業(yè)系統(tǒng)、景觀和建筑等，屬于廣義的生態(tài)設計。第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日生態(tài)設計的概念，在不同的研究機構和企業(yè)中卻使用了不同的名稱，例如，環(huán)境設計（designfortheenvironment）、環(huán)境意識設計與制造(environmentallyconsciousdesignandmanufacturing)、綠色設計(greendesign)、壽命全程沒計(lifecycledesign)、產品責任意識(productresponsibility)、環(huán)境質量設計(environmentalquality)、產品完整性設計(productintegrity)等等。

第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日

生態(tài)設計的基本思想是從產品的孕育階段就開始自覺地運用生態(tài)學原理,使產品生產進行物質合理轉換和能量合理流動,使產品生命周期的每個環(huán)節(jié)結合成有機的整體。

生態(tài)設計的目標：先進性、經濟性、協(xié)調性和舒適性。

先進性是指要充分發(fā)揮材料的優(yōu)異性能,滿足各行各業(yè)對材料產品的要求；經濟性即考慮材料產品的成本,能夠保證制造商的利潤,維持經濟活動的運轉；協(xié)調性是要保證在材料的生產和使用過程中與環(huán)境盡可能協(xié)調,維持生物圈循環(huán)過程的平衡；舒適性是指材料產品能夠提高生活質量,使人類生活環(huán)境更加舒適。

第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日圖４－２產品設計對改善環(huán)境性能的貢獻示意圖

追求可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)工業(yè)生態(tài)化,推廣物質流分析,提高資源效率等,最終都體現(xiàn)在環(huán)境協(xié)調性設計過程中。據(jù)有關專家統(tǒng)計,設計對環(huán)境保護的貢獻可達到70％～90%以上。只有通過環(huán)境協(xié)調性設計,才有可能將環(huán)境污染從源頭開始控制。第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、生態(tài)設計的基本原則

日本學者山本良一教授提出的生態(tài)設計概念就是

“設計＋LCA”

。

第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日產品的三要素（以產品的生命周期為中心）成本(Cost,簡寫C):包括原料成本、制造成本、運輸成本、循環(huán)再生成本、處理成本等生命周期全程的費用；環(huán)境影響(Impact,簡寫I):包括地球溫室效應、臭氧層破壞、資源枯竭等給地球造成的影響；性能(Performance,簡寫P):包括安全性、是否方便實用、是否符合審美觀、施工難易程度等產品性能。經濟價值、環(huán)境價值和產品價值的總和即為生態(tài)設計產品的綜合價值指標。生態(tài)設計產品的綜合價值指標可用P/IC表示。設法使P趨于最大、I與C趨于最小,生態(tài)設計的基本原則P/I

：稱為環(huán)境效率第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日1.設計要點

生態(tài)設計的準則與目標是:(1)減少拆卸工作量;

(2)可預見性;(3)易于處理;(4)易于分離;(5)減少多樣性。

產品設計總的要求是統(tǒng)一化、簡化、省能、協(xié)調化,使產品低熵化,縮小不可逆過程,改進無序狀態(tài)。具體要求:三、生態(tài)設計方法

第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日(1)原材料：選擇對環(huán)境影響小的原材料,減少產品生命周期對環(huán)境的影響應首先考慮對原材料的選擇。選擇的具體原則:1)采用易再循環(huán)材料,不采用難于回收或無法回收的材料。盡量避免使用不可再生，或者需要很長時間才能再生的原料,如礦物燃料，金屬銅等。盡量使用可以再循環(huán)利用的原料，可以減少原料在采掘和生產過程中的能耗。

如：日本的Beauty工業(yè)利用廢舊的玻璃作為原料，生產的免燒瓷磚可以節(jié)省大量的資源和能源，而且這種瓷磚可以再利用。第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日2)盡量避免使用或減少使用有害、有毒、危險的原材料。3)選擇豐富、容易得到的原材料。優(yōu)先選擇天然材料代替合

成材料。4)減量化。盡可能減少材料使用量,節(jié)省資源。5)統(tǒng)一化。盡可能采用同一種材料,使產品使用后容易處理。6)組合化。盡可能采用即使混合也不能妨礙再資源化的材料

組合。7)標準化。盡量采用標準結構,便于更換更新,延長產品

的使用壽命。8)盡可能從循環(huán)再生中獲取所需的原材料,特別是利用固體廢棄物作為原材料。9)選擇能耗低的原材料,使用量大的原材料盡可能就地取材,

避免遠途運輸,以降低能耗和成本。第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日采用低耗能原料在原料的采掘和生產過程中，需要的工藝過程愈復雜，所消耗的能源就越多。這種在采掘和生產過程中消耗大量能源的原料稱為高耗能原料。但是須注意：必須采用系統(tǒng)的和全生命周期的觀點來待，即全局看待其原料采掘、生產和使用過程。如：碳纖維屬于高耗能材料，但是其后續(xù)的使用過程中因為其具有良好的強度、硬度、抗老化等優(yōu)良特性而節(jié)省能源。鋁屬于高能耗物質。但由于鋁較輕，同時又易于回收，使用階段用的能量較少。第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日(2)部件：產品是由相同或不同材質的部件組成。部件的生態(tài)性能和部件的設計及選擇是產品設計的重要部分。設計及選擇的具體原則：1)少量化(積木化)。使再利用或循環(huán)處理容易。2)標準化、規(guī)格化。有利于維修、更換、回收再利用。3)長壽命化。尤其是易損部件的長壽命化,可提高產品的整

體壽命。4)連接簡化。采用容易拆卸的連接方法。5)重復利用化。經過翻修可達到原設計要求而再次使用。

第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日(3)產品：不同產品的生態(tài)設計要求側重不同。例如,一次性或更新?lián)Q代較快的、壽命短的產品要求易于循環(huán)再生或易處理,而象建筑產品等則要求使用壽命長,從而使產品降低環(huán)境負荷。對一般產品,具體設計要求：1)部件協(xié)調化。再利用、再資源化時容易拆卸,同時減少使

用工具、減少接合處。采用積術式結構設計,可以通過局部更

換部件，延長產品的使用壽命。

2)易分離、解體。3)易破碎、篩選、焚燒、最終處理等。4)易搬運、輸送。例如大型產品容易分離拆卸的結構。5)材料的標志化。便于分類處理,便于處理方法選擇。6)易維修,延長使用壽命。7)情報的公開化。8)符合法律法規(guī)和有關標準。第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日

1.產品的再資源化利用：例如：柯達公司一次性相機再循環(huán)計劃。該計劃鼓勵各洗印部把空的一次性的相機殼體送回該公司，然后公司將這些照相機的殼體拆開，一些零部件可以再次用于新的一次性相機中，另一些零件則作為廢舊塑料或金屬再循環(huán)，為了實現(xiàn)這些用途，在產品設計時必須考慮產品部件的標準化和易拆卸。通過這種設計，相機再循環(huán)率達到了60％，在美國等發(fā)達國家達到了70％。2.通過優(yōu)化產品結構可以達到優(yōu)化產品功能及延長產品受用壽命的目的。例如：20世紀90年代初，歐洲的一家家電雜志提出SONY電視的環(huán)境性能比競爭對手差。SONY認識到這一問題后決定重新設計其產品。改進后的電視不再使用三氧化銻等危險原料，也不再使用PVC。而且減少塑料使用量52％，原材料的使用總量大大下降。另外SONY承諾該電視可快速拆解，整機只用了9枚螺釘，整機再循環(huán)率達到了99％。而且制造成本下降了30％，裝配速度比以前大有提高。

第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.整合產品功能：將幾種功能或產品組合進一個產品中，則可節(jié)約大量的原料和空間。例如：德國Viessmann公司開發(fā)了多功能集成的太陽能收集陽臺欄桿，這種欄桿是一種真空管收集器，它可用于取代大的太陽嵌板。厚硼硅酸鹽玻璃和耐用的真空管玻璃/金屬收集器保證了安全性和長壽命。由于這一創(chuàng)新，陽臺欄桿和太陽能收集器不在需要獨立的建造，節(jié)省了能源和材料。而且這種收集器比平板收集器效率高30％。第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日米其林輪胎的生命周期評估和生態(tài)設計輪胎的制造階段使用總能量9Kge.p.輪胎的使用階段90Kge.p.

延長使用壽命：采用子午線結構，壽命提高3倍；改進胎面花紋設計，壽命延長25%；胎面可兩次翻新。

降低滾動阻力：采用二氧化硅增強，可減少阻力20%

降低噪聲：改進輪胎設計，可降低噪聲1/2～1/3與汽車制造商合作降低能耗與道路建設者合作改善路面質量與司機合作保持良好的駕駛習慣和適當?shù)木S護廢輪胎，回收材料制造橡膠制品，作為公路路面，合成地板覆蓋層回收能量相當于優(yōu)質低硫煤6.5Kge.p.第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日將所有的廢棄物都能再循環(huán)，而沒有東西扔到垃圾填埋場------零填埋。法國雷諾汽車公司組織了日回收處理3000輛廢舊汽車的再循環(huán)系統(tǒng)，爭取100%的物料再循環(huán)。實現(xiàn)零填埋的前提是產品的生態(tài)設計。第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日法國雷諾公司汽車產品再循環(huán)第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日地毯業(yè)界的改革先鋒Interface公司傳統(tǒng)方式：老式單色寬幅地毯每10年更換1次關閉辦公室移動家具廢棄舊地毯使用有濃味的地毯膠辦公室恢復原狀垃圾場中已有超過50億磅的Interface廢棄地毯改革經營模式：以租代賣每月為客戶檢查一次利用一個晚上的時間，調換10~20%磨損面積達80~90%的地毯改用塊狀形式鋪放，少用膠或不用膠改進地毯設計：分為可分離的面層和襯底

第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日開發(fā)新材料：Solenium減輕重量35%提高耐磨性4倍耐臟、易清洗、不發(fā)霉易于再循環(huán)驚人的效果單位服務成本降為原先的1/7非物質化達到30倍的效率制造成本降低，利潤大幅度增加增加了就業(yè)

公司的最終目標：不再使用一滴石油第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日2.生態(tài)設計分類與方法

從時間軸向分類:

1)

初步設計(概念設計)；2)詳細設計(基本設計)；3)生產設計。

從空間軸向分類:1)材料設計;2)功能設計;3)外觀設計。

根據(jù)設計要求不同分類：1)現(xiàn)有材料生態(tài)化的再設計；

2)新型生態(tài)材料的生態(tài)設計。第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日生態(tài)設計方法主要有系統(tǒng)設計、模塊化設計、公理化設計、虛擬拆卸設計、長壽命設計及再生設計等。

(1)系統(tǒng)設計：要求設計人員在產品開發(fā)設計過程中要有系統(tǒng)的觀點,充分掌握設計的全盤性、相互聯(lián)系及制約的細節(jié)。其設計思想是整體性、綜合性和最優(yōu)化,其特點是采用物料和功能循環(huán)的思想,擴大了產品的壽命周期,有利于維護生態(tài)系統(tǒng)平衡,提高資源效率,減少廢棄物數(shù)量及處理成本。

(2)模塊化設計:是指對一定范圍內的不同功能、不同性能、不同規(guī)格的產品進行分析,劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以組裝成不同產品,以滿足市場需求。同時,模塊化設計也有利于產品使用后的拆卸,繼續(xù)利用一些可用的模塊。其特點典型地體現(xiàn)在拆卸技術和回收技術等方面。

第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日

(3)公理化設計：利用公理化設計,可以使設計者明晰產品需求、功能需求、設計參數(shù)和工藝變量之間的關系。通過對這些變量及其下屬子變量的公式化,可以逐步滿足最終的設計要求。因此,公理化實際可應用于綠色設計中,以解決產品的多種環(huán)境要求。

(4)虛擬拆卸設計：虛擬拆卸采用虛擬制造技術,在虛擬環(huán)境中生成產品原型,對各種設計方案進行評估。(5)長壽命設計：按照LCA理論,產品的壽命越長,其環(huán)境負荷越小。因此,長壽命設計目前在工業(yè)產品設計中也比較流行。特別是對一些影響到人身安全的產品,長壽命設計更是首選的設計原則,以確保產品能夠長周期安全地使用。第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日

(6)再生設計：由于材料的生產過程每一步都有大量廢棄物產生,因此在材料的環(huán)境協(xié)調性設計中,一個重要的內容是有關廢棄物的再生設計。

材料再生設計的要點一般包括把上一個過程的廢棄物作為下一個過程的原料,建立利用廢棄物作為資源的觀念。在技術可能的條件下,考慮最經濟的再生循環(huán)利用率。減少一次污染,把污染物盡量在過程內部消化,控制排出循環(huán)過程以外的污染物總量。對那些不得不排出循環(huán)過程以外的污染物,應設計污染處理流程,對污染物進行治理,努力避免二次污染等。

材料再生設計的內容主要有:對某種廢棄物的直接再利用；對某些零部件的回收再利用；將某種廢棄物作為原料再利用；有關材料生產過程中的能源回收再利用。第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日3、生態(tài)設計的技術與評價

生態(tài)設計的技術有：LCA（環(huán)境協(xié)調性評價）、編目表/產品評價法、DFE-CAD法、MIPS（每單位服務的物質集約度）最小化法、回顧（BackCasting）法、宏觀逼近（Macroapproach）法等。

生態(tài)設計的評價：

采用環(huán)境效率比來評判生態(tài)設計的進步程度。因子X是評價產品和整個社會生態(tài)設計進步的參數(shù)。

采用環(huán)境經營進行判定的方法：（接近零排放的程度和逆向工廠）。見書P71第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日四、生態(tài)設計的原則和思路1原則①系統(tǒng)分析方法：需要系統(tǒng)考慮和分析產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、自然生態(tài)系統(tǒng)與人類需求之間的關系，尤其是耦合關系。②生命周期角度：只有綜合考慮產品生命周期過程的影響，多級使用資源和能源，才能降低產品生產和消費過程的環(huán)境影響，使其與地球的環(huán)境承載力一致。③多要素分析：生態(tài)設計必須同時考慮成本、環(huán)境影響和性能等主要因素。④相關者協(xié)作：生態(tài)設計是基于產品生命周期鏈的設計方法，在設計過程中，需要各利益相關者共同參與及協(xié)作，這些利益相關者包括：生產者、供應商、消費者、廢棄物管理者、資源回收者及政策制訂者。第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日2、思路①低物質化：指在產業(yè)生產過程中，減少物料消耗和降低能量強度的現(xiàn)象，從更廣的意義上，低物質化是指提供同樣的經濟功能的同時相對或絕對地減少物質的量。低物質化應從產品生命周期考慮。如：借助于網(wǎng)絡實現(xiàn)無紙化辦公、交易等。②物質替代：減少物質使用的一個辦法是完全使用新的物質替代舊的物質，新的物質應該具有耐用、在獲取和加工過程中產生的廢物少等特性。如：聚合材料代替鋼材；光纖代替銅質線材等。

第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日③功能經濟：“一種產品代表的是向消費者提供特定功能的一種手段”。即產品不是目的，而是服務手段，實際上消費者關心的不是產品，而是產品所提供的功能。這意味著可以引導消費者把注意力從關注產品的特征轉向關注產品的服務特征，從而尋求產業(yè)生態(tài)化的機會和可能。當把產品看成是向最終用戶提供的某種功能時，資源的使用量和廢物排放量將會大大減少，即人們通過服務來代替那些消耗大量物質和能量的活動時，可以減少對單位生活質量不利的環(huán)境影響。如：當人們不買汽車這種產品本身，而只買汽車運送乘客和物品的功能時，汽車制造商將會想方設法延長汽車的使用壽命，并且提高廢舊汽車的回收價值，從而減少資源消耗和廢物排放。第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)

材料的生態(tài)設計一、金屬材料生態(tài)設計

1、通用合金對金屬材料生態(tài)設計，主要考慮：

①減少合金元素而保持高性能；

②以調整顯微組織作為加入合金元素的替代方法來獲得所需

性能；

③再生過程中易于分離和無二次污染。

超級通用合金：就是使用合金元素種類最少,且能滿足各種用途要求的標準合金系。滿足對材料要求的通用特性,超級通用合金一般是固溶體合金。

(1)Fe-Cr-Ni鋼：通過改變Fe、Cr和Ni的相對含量,可以生產出從鐵素體鋼到不銹鋼的一系列鋼種,其組織和性能可以在很大范圍內發(fā)生變化。第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日

(2)Ti合金：改變Ti、Al和V的相對含量,可使合金的組織與性能發(fā)生很大的變化。鈦合金依合金元素的種類和加入量不同,可以分別獲得α鈦合金、α+β鈦合金和β鈦合金。其中α鈦合金具有良好的耐熱性和焊接性能,α+β鈦合金具有良好的綜合力學性能和塑性加工性能,β鈦合金則具有高強度和優(yōu)良的冷成形性能。此外,在Ti-Al系中出現(xiàn)的Ti3Al、TiAl、Al3Ti在近年來成為高溫合金的研究熱點。因此，鈦合金的性能隨成分不同可在很大范圍內變化,且可通過合金成分來預測合金的組織與性能。

(3)Cr-Mo鋼：Cr-Mo鋼的高溫蠕變強度及其影響因素主要和鐵素體基體中的置換溶質元素Cr、Mo的固溶量成正比,與碳的固溶度成反比,可以通過優(yōu)化合金成分,在保證合金元素在基體中必需的固溶量的前提下,盡可能減少合金元素的總加入量。這種合金成分設計方法既保證了耐熱鋼的持久蠕變強度,又節(jié)約了合金元素,減小了合金生產過程中的環(huán)境負荷。第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日

簡單合金：指組元組成簡單的合金系。

簡單合金在成分設計上的特點:

①合金組元、規(guī)格簡單,再生循環(huán)過程中易于分選；

②原則上不添加現(xiàn)在尚不能精煉脫除的元素；

③盡量不使用環(huán)境協(xié)調性不好的合金元素。

研制簡單合金時的原則:

①在維持合金高性能的前提下,盡量減少合金組元數(shù)；

②獲取合金高性能時，以控制顯微組織作為加入合金元素的

替代方法。

與超級通用合金的用途不同,簡單合金的主要用途是代替大量消費的金屬結構材料。如不含對人體及生態(tài)環(huán)境有害、不含枯竭性元素的低合金鋼Fe-C-Si-Mn系。2、簡單合金第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

對現(xiàn)代材料進行環(huán)境協(xié)調性設計,需要考慮的主要因素：1)強度（也包括疲勞強度等）、韌性、高比強度（先進性）。2)簡單組成，易解體結構（環(huán)境協(xié)調性）。

3)功能兼容,多功能性（舒適性）。

對于復合型材料而言,從易于循環(huán)再生的觀點看,要求建立三個基本概念:

①用單一組分代替多相組分；②廢棄后易于分解或降解；③可多次重復循環(huán)使用。要在同一材料上使難以兼容的性能共存,只有采用“復合化”設計才能實現(xiàn)。環(huán)境材料學提出了“可再生循環(huán)復合”這一概念。如雙相鋼,纖維增強Fe-Fe復合材料等。3、金屬復合材料第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日

材料可循環(huán)再生設計是在設計階段就充分考慮材料的循環(huán)再生性,金屬材料可循環(huán)再生設計是通過加入最少的元素、循環(huán)容許的元素,或通過固溶強化、微細化強化、加工強化、相變組織強化等保障材料性能,使材料可以循環(huán)再生。

表

4·1SCIFER纖維增強Fe-Fe復合材料與其他材料的比較項目Fe-Fe復合材料燒結

Fe(1100℃)鋁抗拉強度

/MPa300396116材料的直徑

/mm32.32851lm長材料的重量/kg25.719.364.1生產的總能耗

/GJ1.5171.6323.862強度/能耗197.76242.6530.044、金屬材料的再生循環(huán)設計第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日

環(huán)境協(xié)調性金屬合金材料的成分設計原則之一是盡量不使用環(huán)境協(xié)調性不好的合金化元素。

環(huán)境協(xié)調性不好的含義:一是指地殼中蘊藏量不大的枯竭性元素；二是指對生態(tài)環(huán)境特別是對人體有較大毒害作用的元素。合金元素中對人體毒害作用最大的是Cr（以Cr+6離子狀態(tài)存在時）,其次是As、Pb、Ni、Hg等。含有這些合金元素的材料廢棄后,會造成空氣、水域和土壤的污染,直接危害人體或者通過生物鏈對人體造成毒害。因此,在材料設計過程中,就要考慮到廢棄材料的最終處理對生態(tài)環(huán)境的影響。5、合金元素的生態(tài)設計

第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、無機非金屬材料生態(tài)設計

1、陶瓷材料的生態(tài)設計

傳統(tǒng)陶瓷材料韌性差、性脆,在使用過程中易斷裂,強度性能差，造成極大浪費。陶瓷環(huán)境協(xié)調性設計包括長壽命設計、功能設計、節(jié)能設計,重點是在使用階段降低環(huán)境負荷。改善陶瓷的生態(tài)功能主要從1)調節(jié)材料的組成,使不同相在微觀級復合,形成不同性質的晶界面等。

2)改變工藝條件,包括原料物化性能和狀態(tài)、加工成形、燒結狀態(tài)和成品加工條件等。影響陶瓷耐高溫結構與陶瓷壽命的主要因素是斷裂韌度低,陶瓷材料的增韌方法有：

1）相變增韌：2）第二相顆粒增韌：3)晶粒細化（微米、納米）增韌：4)纖維增韌。

第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日10μm(a)(b)10μmZrB2體積分數(shù)對ZrB2/B4C陶瓷復合材料顯微組織的影響（燒結工藝為2060℃×30min）（a）含9vol%ZrB2；（b）含16vol%ZrB2

第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日(c)(b)(a)(d)不同ZrB2體積分數(shù)下ZrB2/B4C陶瓷復合材料的SEM斷口形貌（燒結工藝為2060℃×30min）（a）7vol%；（b）9vol%；（c）13vol%；（d）16vol%第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日硬度壓痕硬度壓痕裂紋裂紋↑←←(a)(b)←不同ZrB2體積分數(shù)下的裂紋形貌（燒結工藝為2060℃×30min）（a）6vol％；（b）16vol％1/21/2第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日

建筑材料在可循環(huán)再生設計方面,主要包括:1)減少使用材料,以最少的材料達到對性能和功能的要求。2)材料再使用要求可拆卸,可修復使用。3)循環(huán)使用可拆卸,可降級使用。

解決建筑材料及其構件的再生循環(huán)問題

(1)改變混合結構形式

傳統(tǒng)方法：鋼筋混凝土建筑物采取柱、梁和墻壁在現(xiàn)場整體混凝土灌筑方式改進方法：不完全采用現(xiàn)場整體灌筑方式,一半利用工廠生產的預制構件,只將結合部在現(xiàn)場施工。(2)使用高功能性和再生循環(huán)性結合的增強材料

利用熱塑性樹脂、光降解樹脂或生物降解樹脂以確保再生循環(huán)性；適當使用人工輕質骨料,制成輕質、高強度混凝土構件。

2、建筑材料的生態(tài)設計

第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日三、有機聚合材料的生態(tài)設計

1、材料再生循環(huán)法

有機聚合物材料的生態(tài)設計,側重點放在廢舊材料的再資源化。因此,有機聚合物材料的生態(tài)設計稱之為材料的可再生循環(huán)設計。

在塑料功能喪失之前,將廢塑料作為原料多次再生循環(huán)使用的方法?？紤]到材料的可再生循環(huán)性，在材料最初的設計階段要注重兩個因素：一是材料的相容性；二是如何評價回收塑料的老化程度。材料應是以通用樹脂為核心的同系樹脂（相容性好）、通過改變各種樹脂的混合比例開發(fā)出能夠滿足各種性能要求的通用聚合物合金（塑料合金）及其相容劑,如尼龍6/ABS系、聚烴類和PET/ABS系聚合物；評價和掌握材料在使用過程中的老化程度,對于充分利用回收材料有著重大意義。汽車保險杠的再生循環(huán)利用。第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日2、化學再生循環(huán)法

化學再生循環(huán)法的基本思路是將回收廢塑料作為資源,以石油或單體形式利用。將回收廢塑料通過水解或解聚,分解成原始材料的單體或低聚物,然后重新合成為塑料初級產品,