新能源新材料新工艺.ppt

1、绿色设计 新能源新能源 新材料新材料 新工艺新工艺任骋 080820307宋蕾 080820308王婷 080820310新能源的定义新能源的定义新能源新能源：传统能源以为的各种能源形式即非常规能源相对于传统，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。大中型水电大中型水电新可再生能源新可再生能源：包括小水电（Small-hydro）、太阳能（Solar）、风能（Wind）、现代生物质能（Modern biomass）、地热能（Geothermal）、海

2、洋能（Ocean）（潮汐能）传统生物质能传统生物质能（Traditional biomass）新能源的分类新能源的分类联合国开发计划署（UNDP）把新能源分为以下三大类：太阳能（风力发电）生物质能（生物柴油，燃料乙醇，新能源汽车，燃料电池）氢能（垃圾发电，建筑节能）地热能 潮汐能 二甲醚（可燃冰）等。新能源太阳能太阳能一般指太阳光的辐射能量主要利用形式：光热转换、光电转换以及光化学转换。据估算，每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦，其中可开发利用5001000亿度。但因其分布很分散，目前能利用的甚微。太阳能的优点：总量最大，分布最广，最清洁太阳能的缺点：能量密度低（1kw/）强度受各种因素

3、影响太阳能电池，太阳能热水器，太阳能光伏。新能源风能风能据估算，全世界的风能总量约1300亿千瓦，中国的风能总量约16亿千瓦。优点风能为洁净的能量来源。风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。风力发电是可再生能源，很环保。缺点风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展

4、。风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。新能源核能核能核能是通过转化其质量从原子核释放的能量。核能的释放主要有三种形式：A.A.核裂变能：核裂变能：通过一些重原子核的裂变释放出的能量 B.B.核聚变能：核聚变能：由两个或两个以上氢原子核结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。C.C.核衰变：核衰变：核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用 核能的利用存在的主要问题：核能

5、的利用存在的主要问题：（1）资源利用率低（2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技 术尚未完全解决（3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进（4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制（5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大 新能源海洋能海洋能海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海浪能、海水温差能、海水盐度差能等。海洋能特点海洋能特点1.海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。2.海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射与天体间

6、的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生。3.海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。4.海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。波浪发电，潮汐发电。新能源生物质能生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光

7、合作用。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。林业资源（零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等）农业资源（农作物，农作物废弃物）生活污水和工业有机废水城市固体废物，畜禽粪便，沼气。2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材

8、和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。太阳能太阳能U盘盘SUN DRIVE韩国Zyrus公司所推出的太阳能U盘充电器SunDrive参考了当前U盘的设计，并且集合了U盘功能，借助太阳能进行充电，为常用数码设备供电，比如手机、DC、MP3等。Venturi Eclectic 它的动力则来源于一台小型的22hp（16kw）50Nm的电力发动机，通常情况下，这台发动机可由位于车顶的面积为2.5平米的太阳能电池板为其提供电能。同时还可以利用风能，其原理就是通过风能产生的电能来为电池充满电，从而使车轮重新旋转起来。在完全由NIMH镍氢电池

9、的操控下，其行驶里程为50km且时速能够达到50km/h。另外，在行驶一整天之后且仅在风能驱动的情况下，该车还可行驶15km的路程。脂肪燃料快艇脂肪燃料快艇脂肪当燃料“地球竞赛”号被称为世界上最快的生态船，造价240万美元，融合多项高科技。“地球竞赛”号长约23.8米，形似一只展翅欲飞的天鹅。船身有三层外壳保护，内有两个功能先进的发动机，最高时速可达每小时40节（约74公里），即使航行在巨浪中，速度也不会减慢。虽然动物脂肪种类丰富，但贝修恩计划只利用人类脂肪转化成的生物燃料作为“地球竞赛号”的动力来源，百分之百采用生物燃料完成一次环游世界的环保之旅。为了能募集到足够的脂肪生物燃料，贝修恩身先士

10、卒，主动躺到了手术台上。然而整形医生尽管做了很大努力，从他体内抽出的脂肪也只够制造100毫升的生物燃料。他的两名助手抽出的10升脂肪能够制成7升生物燃料，可供“地球竞赛”号航行15公里。“生态生态”度假胜地度假胜地或许因为钻井平台是人类对海洋环境最激烈的攻击手法之一，为了对抗恶劣的环境，海上油井结构都被强化到难以摧毁的程度，因此如今不少油井于完成任务后就成为废弃的孤儿在海上耸立。绿建筑盛行的年代，位于美国休士顿的Morris Architects 建筑师事务所想出了个法子，要把它打造成豪华“生态”度假胜地。Morris Architects 建筑师事务所的设计巧妙地转化人们对于石化燃料此一肮脏

11、能源的厌恶，使钻井平台变身为海上休闲的基地。由于油井四周的海水极深，人们很轻易地就能在这里从事潜水、钓鱼、风帆等运动，此处也可能成为邮轮航往加勒比海、墨西哥湾、大西洋的中继站。能源的提供可说是无穷无尽，由于海上风浪极大，最容易使用的便是风力；巨型涡轮可安装在油井的强韧结构体上，海洋汹涌的海流作为带动发电机的涡轮叶片更是轻而易举；加上海床底下的地热带来的动力，太阳能板可能只是基本配备的一种而已，总之，无论在什么样的气候条件或时间，即便是狂热的环保份子来到此处度假根，都可以保证使用到的是干净能源。新材料RENEW 新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。

12、绿色材料是指在原料采取，产品制造使用和再循环利用以及废物处理等环节中与生态环境和谐共存并有利于人类健康的材料，它们要具备净化吸收功能和促进健康的功能。绿色材 料是在1988年第一届国际材料会议上首次提出来的，并被定为下世纪人类要实现的目标材料 之一。定义：这个Wonder Vases是由热敏（形状敏感）聚合体材料做成，你先灌进热水，然后按照你的意愿塑造出一个形状了，倒出热水，换上冷水它就定型了，不满意再来一次，并且你可以倒入热水把它压平便于存放。平常的漏斗储藏搁置起来很不方便，横着放，它不稳定要滚动，竖着放，有的时候放不进一些柜子，而且比较占空间。Boje Estermann从老式的照相机得到

13、灵感，就和Normann Copenhagen一起开发这个产品，是用了 Santoprene山都平橡胶（Santoprene特性：广范围的曲挠性能，易加工性，耐久性优异，无论高温、低温均具良好性能等），所以可以在微波炉和洗碗机里面洗涤和消毒。Tokujin Yoshioka 设计的 Pane 椅（2006年），Pane 在意大利语中就是“面包”的意思。Pane 椅使用的是一种透明的海绵状材料，叫作polyester elastomer，一种热塑性聚酯弹性体(TPEE)又称聚酯橡胶，TPEE兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性，软硬度可调，设计自由，是热塑性弹性体中倍受关注的新品种。特点：优

14、异的抗蠕变和耐疲劳性能；高抗冲击性和低温下的优良弹性；强耐化学性，抗油和各种溶剂杰出的耐热性（160）；良好的机械性能；可与ABS,PC,PVC等附着成型良好；加工简易，着色优良；良好的可回收利用性。TPEE（热塑性聚酯弹性体）EPS 与 LED这个用EPS泡沫做成的灯叫做 Flake，设计来自 Anne Boenisch。索尼爱立信J20诺基亚6730 三星S7550 摩托罗拉W233 Renew recycled water bottles Konstantin Grcic 设计的 Myto 椅 高流动性工程塑料，这种塑料属于 polybutylene terephthalate(PBT，

15、聚对苯二甲酸丁二酯)家族，具有特别的工艺特性，高流动性及高强度，允许优美的粗到细的形状转变。这条椅子可以承受 215 公斤的金属块从3米高坠落的冲量，厚度只有5毫米迷你型的台式机Dell Studio Hybrid INDEX:2007 HOME类，Peter Hiort-Lorenzen&Johannes Foersom设计 变压器绝缘专业公司Weidmann Naoron 是 ONAO 的一种新型纸张，不容易被撕开，和纸通常用在手工制作上，但 Naoto Fukasawa 不拘于和纸的传统单一用途，扩大它的用途，将它们使用到日常用品中，让和纸的一些特性比如肌理、优雅的特性能够更好的表现在现

16、代生活中。Packaging Lamp 设计来自 David Gardener，灯的配件安置于一个台灯型的纸浆包装模内，而这个纸浆外包装最后就成了灯罩，这样使用过程中就没有材料丢弃。iPod shuffle Temas Design Ceramic Notepad,Helen Johannessen 设计,Yoyo Ceramics 制造，陶瓷记事本 产品设计中材料的选择与管理：1）材料本身无污染或对环境污染小。2）材料加工过程中不释放污染性物质或释放极少量污染物3）材料是可重复利用的，回收过程不会对环境造成严重危害4）材料的价格n)总结绿色工艺：是指在产品加工过程中尽量节约能源、减少污染。绿

17、色工艺与洁清生产密不可分。绿色工艺主要还应从技术入手，尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺方案。如现在的精确成形、干式切削、准干式切削、生产废物再利用、快速原型制造等都是绿色工艺的新技术。（1 1）快速成形技术）快速成形技术：又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的

18、原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。分类分类：1.光固化成形：SLA工艺也称光造型、立体光刻及立体印刷 2.分层实体制造：LOM工艺或称为叠层实体制造 3.选择性激光烧结：SLS工艺，常采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作为成形材料。4.熔融沉积成形：FDM工艺又称为熔丝沉积制造（2 2）模内覆膜技术：）模内覆膜技术：又叫模内镶件注塑成型装饰技术。IMD就是将已印刷成型好的装饰片材放入注塑模内，然后将树脂注射在成型片材的背面，使树脂与片材

19、接合成一体固化成型的技术。IMD是在注射成型的同时进行镶件加饰的技术，产品是和装饰承印材覆合成为一体，对立体状的成形品全体可进行加饰印刷，使产品达到装饰性与功能性于一身的效果。IMD是目前国际风行的表面装饰技术，主要用于家电产品的装饰及功能控制面板，汽车仪表盘、空调面板，手机按键、外壳、视窗镜片等应用非常广泛一 技术（3）干式切削：）干式切削：干式切削是为保护环境、降低成本而有意识地不使用切削液，在无冷液条件下进行切削加工的切削加工的方法。干切削不是简单地停止使用切削液，而是要在停止使用切削液的同时，保证高效率、高产品质量、高的刀具耐用度以及切削过程的可靠性，这就需要用性能优良的干切削刀具、机

20、床以及辅助设施替代传统切削中切削液的作用，来实现真正意义上的干切削。（1）切屑干净清洁无污染，易于回收和处理（2）省去了切削液传输，回收，过滤等装置及相应的费用，简化了生产系统，降低了生产成本（3）省去了切削液与切屑的分离装置及相应的电气设备。机床结构紧凑，减少占地面积（4）不会产生环境污染（5）不会产生与切削液有关的安全事故及质量事故（4）准干式切削：）准干式切削：是相对干式切削和湿式切削而言的，是在切削刀具的切削刃上喷上一层润滑油，切削加工的时候，润滑油在刀具和工件间形成一层油膜，保护刀具和工件，避免热量产生，提高工件加工精度，特别是在精密加工中。（1）模块化设计）模块化设计对一定范围内的

21、不同功能或相同功能不同性能，不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，满足不同的需求。模块化设计既可以很好的解决产品品种规格，产品设计制造周期和生产成本之间的矛盾，又可为产品的快速更新换代，提高产品的质量，方便维修，有利于产品废弃后的拆卸，回收，为增强产品的竞争力提供必要条件。（2）循环设计）循环设计循环设计既是回收设计（Design for Recovering&Recycling)，就是实现广义回收所采用的手段或方法，即在进行产品设计时，充分考虑产品零部件及材料的回收的可能性，回收价值的大小，回收处理方法，回收处理结构工艺性等与

22、回收有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用，环境污染最小的一种设计的思想和方法 除此之外，还有组合设计，可拆卸设计，绿色包装设计等等，其基本的内涵也是大致如上所述二二 方法方法Brick工艺铝制造技术：用三维激光和水切割对完整的铝块进行一次冲压制成精确的单片结构，使其在获得更轻薄更优美的造型的同时能保持其坚固的耐久性。好处：三维切割，金属无需任何弯曲，不会留下细小的瑕疵和裂痕；产品结合处光滑一体；不需要任何螺丝；苹果使用数控精密切割技术在铝制板材的正面打出键盘孔，在按键的表面磨出键槽（符合人体工程学设计）。在显示器的盖板上面也磨了凹槽，这样用户在打开显示器盖板的时候如果手

23、指放在凹槽内就不会对盖板造成太大的压力。内部则使用激光加工出复杂的栅格孔 外壳前部则铣削的足够薄，使得激光能在上面打出非常小的孔，光线可以通过这些小孔照射到LED睡眠指示器上。当睡眠指示器关闭时，前金属板看起来是坚固的。苹果公司已经将此技术使用到去年秋天发货的Macbook Air和蓝牙键盘中。将铝板挤压切割成块状需要经过13道铣削工艺铝块进行一次冲压加工过程铝块进行一次冲压加工过程iPod shuffle 第一次先成型几个面，然后再注塑并和先前的成型面融合，通过二次注塑而成。外层是透明的，里层是有颜色的，就像上了清漆一样。Ross Lovegrove的有机形态设计总是和材料探索、新加工工艺联

24、系在一起。材料为铝和碳纤维，通过拉伸（单张）来探索它们在液态和固态下的特性。Ross Lovegrove铝长凳 Vegetal Chair 植物椅植物椅Ronan&Erwan Bouroullec 兄弟为 Vitra 设计的 Vegetal Chair（植物椅），这条椅子有如同植物一样生长的几何结构。Vegetal Chair 的开始就和我们想象中的“生长的椅子”，通过一些工具和园艺技巧，使植物按照预先设定的外型生长，成为一条椅子或其他。生长这个概念同时也体现在制造工艺上，即使用注塑成型，液态塑料如同植物的汁液一样从根部留到茎到叶脉再流回根部。这条纤维强化的PA(polyamide)塑料椅，扁

25、平的叶脉延伸交织成不规则圆形座位，加强的肋条延伸至椅腿，从背后看，就像一片树叶。Marcel Wanders这个像修剪过的花木一样的Bob灯，采用手工编制好，然后套在模具上，加入树脂硬化手工工艺。另外还有一些装饰很漂亮的设计，包括微型雕塑。Bob灯1994年，斯塔克为沙巴法国公司设计的一台电视机采用了一种用可回收的材料-高密度纤维模压成形的机壳，暖色的色彩，让人有种先天的自然接近性。该设计开创了绿色电器的先河。斯塔克Yoshioka 吉冈徳仁 Honey-pop 椅是蓬皮杜艺术中心、纽约现代艺术博物馆（MOMA),vitra 设计博物馆的永久藏品。这是一条纸椅子，使用的是玻璃纸，120张（挖空

26、过的）的玻璃纸粘接在一起，切割出形状，当打开的时候，就形成了蜂巢结构，不同的人坐上去就会形成不同的形状，而且还能发出玻璃纸质特有的声音，Honey-pop 椅Max Lamb石头家具这些石头家具都是使用当地的德拉瓦青石（Delaware Bluestone）切制而成，“探索及重新梳理这种既古老又非传统的材料，表现它们的天然品质并重新赋予物品的功能”。Max Lamb 是来自英国的年轻设计师，重型技术在作品中的应用及综合设计、艺术和手工艺是其非常鲜明的一个特点。挪威制造商Hodnebo设计的这款优雅，舒适的座椅由回收的三角帆船的帆布做成。这把椅子的灵活性，功能性，舒适性符合现代设计的趋势。由弹簧钢制成的框架，完美的人体工程学的设计，座椅具有360度转动功能，拥有极好的灵活性和柔韧性。环保椅子 环保椅子废旧布料 塑料袋制成的座椅，设计师：ryanfrank 利用捆电缆线木板制成的摇椅 THE END