指导现代产品选材的五大关键问题

面对当今海量材料选择，为现代产品挑选最佳材料面临诸多挑战。鉴于技术进步和整体技术认知提升，可创造的产品类型和可用材料类型比以往更多。

选择最佳材料是创造现代产品关键步骤。过去挑战更多围绕材料采购——尤其负担得起的材料——及设计视角技术局限。

然而，现代建设者、承包商、设计师面临极度竞争市场寻找最佳材料任务。选错材料可能导致多层面不可挽回损失。

以下五个问题，产品设计师和建设者寻找有竞争力材料方案时应自问。

1. 材料是否轻量且高强？

强度是许多产品宝贵特质。 极少情况刻意设计脆弱产品。但传统上强度伴随重量增加，因强材料通常需更大质量。

今日此常规被打破。铝、钛、镁合金等材料拥有高比强度，成为高铁、消费车辆、飞机、航天器正确材料。

铝抗拉强度90 MPa、密度仅2.7 g/cm³(20℃)。这些特性结合丰度和低成本，使其成广泛应用最佳材料之一，含飞机部件、散热器、窗框、建筑。

未来无疑将见证这些金属更多用途，以及新改进合金组合。

近期，美国北卡罗来纳州立大学和卡塔尔大学国际研究团队创造新材料。结合锂、镁、钛、铝、钪制备纳米晶合金，比强度超全球已知任何材料。若该合金能以有竞争力成本普及，可成陆海空新一代产品及许多其他实用应用基石。

2. 材料是否生态可接受？

气候变化和环境退化加剧时代，从生态和可持续视角可接受的材料日益重要。 幸而有多种“环保”或“绿色”材料，均具优良特性。

石墨烯、铝、硼硅酸盐玻璃等因可回收性和产品全寿命周期低环境影响而生态友好。若世界如许多政府意向转向循环经济，这些及其他“绿色”材料将更普及。

向可持续材料及产品转型代表现代产品选材新挑战，但此挑战重大且根本，未来将愈发重要。

3. 材料能否不妥协风格地发挥性能？

由轻量、强、可靠材料制产品有时仅当符合现代风格趋势才有价值。工业应用通常非此情况，仓库电厂极少需美观建筑机器。

但面向消费者制品极可能需通过颜值测试如同通过抗拉硬度测试。家电、车辆、电子等产品若非用视觉吸引力材料制造极难畅销。

4. 材料是否通过道德采购开采或获取？

这近年成为消费者更大关切。随全球产品获取便利化和源头信息透明化，对道德采购产品组件需求上升。

无论通过改进原材料开采或公平贸易采购，消费者更觉知产品来源及构成材料。

设计师制造商比以往更需确保从公平贸易伙伴关系和低环境影响开采获取材料，保证产品更道德采购。类似生态材料需求增加，道德采购非单一材料直接特质，而是选材整体框架。尽管如此，这是现代产品选材最大挑战之一。

5. 材料是否具成本竞争力？

这关乎生产者和消费者。轻量、强、可持续、美观材料若不负担得起则不可行。因材料通常按体积销售，以公斤计量，相关成本对铁钢等重材料冲击大于石墨烯或轻量塑料。

幸而轻强材料如铝丰富且相对廉价，略超$0.50/公斤(€0.40)。反之高度专业化或新创造材料虽比强度相似或更优，如上述纳米晶合金，可能成本高得离谱。许多情况下，评估可用材料成本是决定性因素，其他方面相对均等时。

如何找到正确平衡

如建筑制造许多方面，需找到中间地带或最佳平衡点，万物对齐创造各预期产品理想材料。某些材料因需求差异或允许生态影响水平不同，可能适合特定项目而不适合其他。

例如，玻璃纤维树脂复合材料可能完美适配船体建造因强且能覆盖船体微小裂缝瑕疵。但同材料用于铁路车辆表现差得多，因有更贴切选项。

以上五大指导问题可构建初步框架，识别哪些材料更适配你特定产品和项目。