探讨产品设计中纳米材料的运用
摘 要：在21世界的各种新型材料中，纳米材料是其中比较重要的一种，在各行各业中的应用日渐广泛。当前，我国产品设计行业获得了较为广泛的发展，在对产品进行设计的过程，越来越多的设计师把纳米材料应用到其中，在很大程度上满足了用户的对产品的需求，但也还存在一些应用不足的地方。本文对产品设计中纳米材料的运用进行分析，指出了其中不足之处，以期给产品设计师提供参考，不断优化产品设计。
关键词：产品设计；纳米材料；运用
近年来，社会经济不断发展进步，人们对产品设计中新型材料的运用提出了更高层次的要求，纳米材料是一种比较新型的材料，在产品设计中的运用越来越广泛。但在把纳米材料运用到产品设计中时，需要对用户的需求进行分析，在充分考虑用户需求的基础上，将纳米材料合理运用到产品设计中，以设计出兼具性能与外观的产品，赢得用户的喜爱，进而提升产品在市场中的占有率。
1 分析产品设计中运用纳米材料的用户需求
1.1 对产品功能的需求
在产品的需求方面，大部分用户用希望产品具有节能环保、洁净卫生、快速等方面的功能，比如，纳米牙膏不但具有普通牙膏具有的清洁功能，而且游离在纳米牙膏中的纳米羟基磷灰石能够对牙齿产生修复的作用。在冰箱涂层中运用纳米二氧化锌时，人们要求冰箱具备一般的制冷与保险功能，还具有杀菌、抑制细菌的功能，能够吸除因食物变质、串味产生异味；在纳米护肤品中，护肤品除了通常的功能外，还应该具有抵达皮肤深层，对损伤皮肤进行修复的功能[1]。应用纳米材料制成的汽车油漆能够使汽车表层的硬度增强，使油漆的耐磨性增强，而且纳米二氧化碳可见光的角度会随太阳光线的改变而改变，能够减少光污染；纳米陶瓷刀具有普通道具无法比拟的“锋利”，能够满足人们对刀具功能的需求。
1.2 对产品安全耐用的需求
近年来，随着人们生活水平的提高，人们在使用产品时，更加注重产品会不会对身体造成伤害，对产品的安全性提出了更高的要求，而在产品设计中运用纳米材料能够满足人们这方面的要求。在纳米牙膏、纳米护肤品、纳米衣裤等产品时，人们的皮肤、细胞等直接接触产品，此时，人们不但要求产品的具有普通产品没有的功能，还要求产品不会产生副作用、不会损害人体。对于纳米保鲜膜、纳米刀具等直接与食物接触的产品，不但应该具有常用的功能，还应该具备不会发生化学反应导致食物变质，或者使食物表面留下有害物质，以免对人体造成损害。
1.3 对产品便携性的需求
众所周知，纳米材料具有质量轻的特点，应用纳米材料制成的产品也具有质量轻、方便携带、可塑性强等特点，能够满足人们便携性方面的需求。比如，应用纳米材料制成的太阳能电池厚度仅为2-6nm，不但小巧，而且轻薄，携带非常方便。纳米材料制成的电子显示屏柔软性较好、质量较轻、抗弯折能力强，用户在使用时可以随身携带。
2 在产品设计中运用纳米材料的特点
2.1 人们在产品效果反馈方面的要求较高
由于纳米材料的特殊性能与小分子性的影响，纳米产品能够直接渗透到生物的细胞中，并产生作用，正是由于以上特点，人们才在纳米产品的“快速性”方面提出了较高的要求，即相较于一般的产品，纳米产品应该快速发挥人们所需要的功能。例如，在疏松药物的装置中加入纳米材料，药物能够快速经过皮肤表层，到达体内循环，快速发挥出治疗疾病的功能，反馈的时间较长，受到大多数人的青睐。
2.2 纳米产品具有“精小”性
纳米材料的尺寸较小，应用纳米材料制造出的产品也比较精小，能够让用户准确掌握围观世界的相关规律，比如，纳米称的细度为头发的千万分之一，韧性、弹性良好，在医学方面的病毒研究中，在纳米称顶端粘上病毒，能够根据称杆振幅来对病毒的重量进行记录，以便于辨别病毒，进而以此为依据研究治疗药物或方法。再如，纳米材料制成输送药物装置，其尺寸比血红细胞小，能够使药物通过血液循环导致相应的细胞，实现救病治人的效果，此种纳米药物输送装置不会损坏健康的细胞，在治疗的过程中，能够减轻患者的痛苦。
2.3 纳米产品的设计中注重纳米材料的物理结构
前面提到的纳米药物输送装置应用的结构是纳米多壁碳管半深杯结构，在对癌症患者进行治疗时，可以把相关药物放入深杯状中；纳米隐形眼镜应用的结构是均匀的孔状结构，能够吸收水分，并且把其定量释放出来，具有较好的润滑作用，能够减少眼镜对的摩擦，对眼球进行保护。
2.4 纳米产品追求洁净卫生
在纳米产品的洁净卫生功能中，主要包括以下两个方面：其一，应用纳米材料制成的产品，纳米本身就能够防污除尘；其二，一些纳米材料具有杀菌、除菌的功能。纳米材料的这些特性，主要由以下条件决定：首先，纳米材料的分子极小，尺度比灰尘的颗粒小，导致灰尘的颗粒无法附着在纳米材料的表面，产生“荷花效应”，实现自净效果。其次，纳米材料有光催化作用，在光照的条件下，纳米材料的化学活性会增强，与其表面附着的有机物发生氧化还原反应，使有机物变为水分或者CO2，实现去污效果。
2.5 具有特殊的力学性能
由于力学性能的影响，普通的刀具比较脆，在使用时经常出现缺口、甚至断裂，在刀具中加入纳米材料后，能够有效增加刀具的韧性与弹性；应用纳米二氧化锌对冰箱表层进行喷涂，能够增强冰箱的坚固性，使冰箱的使用时间得以延长。
3 产品设计中运用纳米材料的实例分析
3.1 纳米陶瓷刀具
在厨房中，刀具是不可或缺的工具，应用纳米材料制作而成的刀具，与陶瓷的相似度较大，于是被称为纳米陶瓷刀，其主要纳米材料的纳米氧化铝。该刀具具有以下几个方面的优点：（1）纳米材料的密度较大，在使用刀具的过程中，刀具表面不会出现坑洼，减少了食物汁液残留的可能性，不会导致细菌繁殖。（2）纳米陶瓷刀具硬度仅次于钻石，在切割食物时比较锋利，即使长时间不摩擦也比较锋利，使用时既省力又省时间。（3）纳米陶瓷刀具具有较强的抗腐蚀性、不会生锈、清洗也比较容易，不会污染食物，也不会产生异味，能够保证食物的安全与卫生，进而为人们的身体健康提供保障。（4）纳米陶瓷刀具的具有稳定的化学性能，不会与食物中含有的成分发生化学反应，在切食生菜、熟食、水果时比较适用。（5）纳米陶瓷刀具由1700℃的高温烧结而成，具有较高的密度、没有孔隙、没有磁性，表面没有毛细孔存在，在使用时，不会粘污，清洗方便，抑制细菌的效果明显。（6）纳米陶瓷刀具小巧轻便，在使用时比较省力。
3.2 纳米冰箱涂层
在日常生活中，人们使用冰箱的频率较高，习惯性的把一些食物放入冰箱，但在此过程中，食物会变质、串味，使冰箱产生异味，给细菌的滋生与繁殖提供了机会。通常情况下，为了解决这一文题，人们对冰箱进行清洗，但效果并不理想。而把纳米氧化性应用到冰箱涂层上中，能够使冰箱具有杀菌、抑菌的功能，减冰箱中的细菌。纳米氧化锌是一种较为常用的化学添加剂，无毒，也没有气味，不会分解与变质，把其应用在冰箱涂层中时，具有以下几个方面的优点：第一，能够使涂料的抗老化、耐磨性增强，使冰箱的使用寿命延长；第二，锌离子的氧化还原型较为良好，可以顺利结合细胞膜、蛋白质，使细胞破裂，进而使细菌死亡，以减少冰箱中细菌增生的可能性，防止冰箱出现异味，为食品保鲜期的延长提供保障。
4 结语
纳米科技是新时期科技发展的重要标志之一，当前，纳米科技已被广泛运用到产品设计中，在产品设计中运用纳米材料时，设计人员应该认真了解用户的需求，以用户的需求为依据，合理选择纳米材料，以设计出更受人们欢迎的产品。
参考文献：
[1] 段利利.纳米材料的国内外研究现状及应用[J].山东工业技术.2015（23）：225.
[2] 吴冲浒，聂洪波，肖满斗，等.纳米材料在硬质合金中的应用[J].中国材料进展.2014（01）：39-45.
[3] 杨晓云.试述聚乙烯纳米材料发展现状及前景[J].化工管理.2014（35）：48.