木材材料特性分析
作為一種自然材料，木材對(duì)人體有著特殊親和力，以下是小編搜集整理的一篇探究木材材料特性的論文范文，歡迎閱讀查看。
摘 要： 木材作為建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)和家居設(shè)計(jì)的主要材料之一，具有獨(dú)特的親和力。本文對(duì)木材自身特征進(jìn)行分析，揭示木材在裝飾功能、使用功能及生態(tài)效應(yīng)上的“親和”特性。
關(guān)鍵詞：材料 木材 親和力
材料作為設(shè)計(jì)的表現(xiàn)主體，以其自身的固有特性和情感語(yǔ)義成為設(shè)計(jì)構(gòu)思中不可或缺的要素。不同的材料因其肌理、色澤等特性不同而給人以不同的感覺(jué)，其所表達(dá)的情感語(yǔ)義亦不相同。正如帕拉斯瑪所說(shuō)：“材料和表面有它們自己的語(yǔ)言。石頭講述著它遙遠(yuǎn)的地質(zhì)起源，它的耐久力和永久性;磚使人想到泥土和火焰，重力和建造的永恒傳統(tǒng);青銅喚起人們對(duì)它制造過(guò)程中極高溫度的聯(lián)想，它的綠色銅銹度量著古老的澆鑄程序和時(shí)間的流逝。木材講述著它的兩種存在狀態(tài)和時(shí)間尺度：它作為生長(zhǎng)著的樹(shù)木的第一次生命，以及在木匠手下成為人工制品的第二次生命。”木材作為建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)和家具設(shè)計(jì)的主要材料之一，以它獨(dú)有的色、質(zhì)、紋等特性受到設(shè)計(jì)師的青睞。
作為一種自然材料，木材對(duì)人體有著特殊親和力。親和力最早是屬于化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)概念，是特指一種原子與另外一種原子之間的關(guān)聯(lián)特性，但也被應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的親和力主要指產(chǎn)品給人的感覺(jué)，具體是指產(chǎn)品在使用前、使用中、使用后可以獲得的愉悅感。通過(guò)研究，人身處不同建材環(huán)境如金屬、石材、混凝土、磚、木等，在視覺(jué)效果上，人的眼睛對(duì)木紋的感覺(jué)最為舒適，不同材質(zhì)親和力帶給人的心理體驗(yàn)是不同的。木材的親和力特性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
一、木材的裝飾特性
色彩作為第一視覺(jué)語(yǔ)言，讓人從來(lái)無(wú)法忽視。很多人也許讀不懂希臘柱式上懸掛的文化，看不明雕塑形態(tài)起伏回轉(zhuǎn)之意，卻很少有人感受不到色彩的表現(xiàn)力。在設(shè)計(jì)中，色彩能夠表達(dá)情緒，傳遞感情，成為影響人生理和心理的重要因素。
木材的種類繁多，樹(shù)色也因?yàn)闃?shù)種的不同而各異。在木材的材色中，有近乎白色的淺色材和近乎黑色的深色材，也有許多不同深淺顏色的木材。根據(jù)這些特征將材色分為：淺色(白色，淺黃白色，淺黃色)、淺淡(淺黃褐色至淺紅色，淺紅褐色，淺灰褐色，黃褐色)、深(褐色，紅褐色，粉褐色，灰褐色，紫褐色)、深暗(黑色，黑褐色，暗紅褐色，深暗褐色，深紫褐色)。木材顏色的變化會(huì)給人不同的感覺(jué)，明度高的木材，如云杉，使人感到明快、整潔、高雅和舒暢。明度低的木材，如紫檀、紅豆杉，使人有深沉、穩(wěn)重之感。大多數(shù)的木材屬于暖色，能吸收陽(yáng)光中的紫外線，減輕紫外線對(duì)人體的危害，同時(shí)木材也能反射紅外線，這一點(diǎn)也是木材使人產(chǎn)生溫馨感的直接原因之一。給木材表面刷上藍(lán)色或者綠色后這種感覺(jué)就會(huì)降低。
除了材色外，木材紋理也是木材顯著的視覺(jué)特征，木材紋理在天然生長(zhǎng)中形成，由生長(zhǎng)輪、木射線、軸向薄壁組織等解剖分子相互交織產(chǎn)生，主要基調(diào)來(lái)自生長(zhǎng)輪，無(wú)論從任何角度進(jìn)行切削，都產(chǎn)生非交叉的、近于平行的直線或曲線圖形。通常，木材的橫切面上呈現(xiàn)同心圓狀花紋，徑切面上呈現(xiàn)平行的條形帶狀花紋，弦切面上呈現(xiàn)拋物線狀花紋。
關(guān)于木材紋理與人心理感覺(jué)的研究主要集中在材料學(xué)科領(lǐng)域。日本學(xué)者武者利光發(fā)現(xiàn)木材徑切面和弦切面紋理屬于l/f型漲落譜，l/f型漲落譜是將漲落按時(shí)間的變化函數(shù)用諧波來(lái)進(jìn)行分解，即用各種頻率的諧波成分的強(qiáng)度來(lái)表現(xiàn)漲落現(xiàn)象的特性，得出頻譜密度，再按頻譜密度和頻率之間的關(guān)系進(jìn)行分類得出的。木紋的漲落譜符合l/f型頻譜，與人體生物鐘漲落的節(jié)律分布方式相同。這種漲落譜型的結(jié)果是，當(dāng)人們感官到具有l(wèi)/f型漲落的形質(zhì)圖形時(shí)便會(huì)有“自然”的感覺(jué)，有某種美的享受(許多音樂(lè)就是采用這種節(jié)律，這也是人們?cè)诤芏嗥渌牧仙戏轮颇炯y的原因)。
北歐的設(shè)計(jì)有著很高的水準(zhǔn)，在很多產(chǎn)品設(shè)計(jì)中他們注重材質(zhì)親和力，盡量采用天然的材料，如木材，皮革等。特別是在天然木材利用上，木質(zhì)家具多不上油漆，而采用磨光上蠟的工藝，以保持木材的自然紋理與質(zhì)感，這樣在滿足人情氛圍和材料親和力的同時(shí)，也為家庭成員度過(guò)漫長(zhǎng)而寒冷的北歐寒冬提供了重要的心理依托。
芬蘭建筑大師阿爾瓦·阿爾托主張使用具有地方特色的材料。在建筑物的外部飾面和室內(nèi)設(shè)計(jì)中，他極富創(chuàng)造性的運(yùn)用了大量的木材，他將木材的材料特性發(fā)揮到了極致，形成他作品的一大特色。如瑪利亞別墅中建筑內(nèi)外基本使用木材建造。入口空間處，阿爾托創(chuàng)造性的用樹(shù)束來(lái)支撐使用深色木條制作的不規(guī)則形狀的雨蓬，拉近了建筑與人之間的距離。外墻的直條木材飾面和條形板天花具有鮮明特色。從整體形態(tài)到從家具、線腳，細(xì)膩的木材保證了每一個(gè)細(xì)節(jié)的精致，營(yíng)造了視覺(jué)上的獨(dú)特感受。(圖1、圖2)
二、木材的使用功能特性
觸覺(jué)是用來(lái)描述人對(duì)物體材質(zhì)的生理和心理活動(dòng)的。人經(jīng)常用手接觸家具或木制品，給人某種觸覺(jué)，包括冷暖感、粗滑感、軟硬感、干濕感等。日本研究者以冷暖感、粗滑感、軟硬感三種感覺(jué)特征綜合評(píng)定木材的觸覺(jué)特性。溫暖感取決于人接觸木料時(shí)，皮膚—材料界面的溫度變化，以及熱量通過(guò)界面對(duì)人的感覺(jué)器官刺激的程度;事實(shí)上，在寒冷的冬天，人們都不愿意摸鐵、銅、不銹鋼以及磚石，這其實(shí)是一種經(jīng)驗(yàn)的積累，經(jīng)驗(yàn)告訴我們這些東西會(huì)有冰涼的感覺(jué)。而木材則不然，許多時(shí)候摸起來(lái)很舒適，這就是冷暖感。人對(duì)材料表面的冷暖感覺(jué)主要由材料的導(dǎo)熱系數(shù)的大小決定。導(dǎo)熱系數(shù)高的物體，會(huì)給人冰涼感，如金屬、凝土，系數(shù)小的物體會(huì)給人溫暖感，如乙烯泡沫。木材導(dǎo)熱系數(shù)適中，無(wú)論什么時(shí)候都給人最適度的感覺(jué)，這是木材給人觸覺(jué)上的和諧。此外，木材的不同紋理方向的導(dǎo)熱系數(shù)不一樣，順紋方向的導(dǎo)熱系數(shù)一般是橫紋的2～2.5倍，因此木材的縱切面摸上去比橫截面要溫暖。
由于獨(dú)特的觸覺(jué)特性，在設(shè)計(jì)中木材被廣泛的應(yīng)用到一些關(guān)鍵的部位，特別是在很多與人體直接接觸的部位，例如木制把手。在抓握的設(shè)計(jì)中，天然木材有著很好的防滑特點(diǎn)，自身的表面摩擦力較高， 抓握起來(lái)比較舒服，自古以來(lái)都是很多器具手柄不二的選擇材料。(圖3)另外木材自身重量較輕，與金屬道具搭配后，更方便人對(duì)工具的控制，且自身的肌理效果也有很高的觀賞性能。又例如在日常生活中，在地板上行走這種行為經(jīng)常發(fā)生，對(duì)于地板的步行感的研究也越來(lái)越重視。在這方面木質(zhì)地板得到了很好的結(jié)果。利用木質(zhì)的顫動(dòng)而設(shè)計(jì)的適當(dāng)硬度的地板，使人們意外摔傷的幾率大大減少。 在帕米歐結(jié)核病療養(yǎng)院的設(shè)計(jì)中，阿爾托充分地考慮了病人的需求，結(jié)合醫(yī)生的意見(jiàn)和心理學(xué)的研究成果，對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)都進(jìn)行了精心的推敲。在家具的選擇上使用了輕質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化的木制家具。Mart Stam于1926年設(shè)計(jì)出的第一把懸挑椅，從那時(shí)起，人們就誤認(rèn)為鋼材是唯一能用于這種結(jié)構(gòu)的材料。不過(guò)阿爾托則認(rèn)為，雖然金屬管和鍍鉻表面是技術(shù)上的進(jìn)步，但從心理學(xué)上來(lái)看，這些材料并不適合人體，對(duì)生活在一天只有6小時(shí)陽(yáng)光、溫度時(shí)常在0℃以下的芬蘭人，尤其是對(duì)在醫(yī)院的人來(lái)說(shuō)是難以接受的。阿爾托在經(jīng)過(guò)對(duì)木材的韌性和彈性實(shí)驗(yàn)之后，應(yīng)用現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)方式，首先使用多層白樺木膠合板制成了曲木家具。(圖4)“這不僅僅是對(duì)冰冷的鋼管椅子的抗議，而是懷著一種更特殊的目的，那就是這種材料可以更好的適應(yīng)人們身體的需求。”這就減輕了療養(yǎng)院中冗長(zhǎng)沉悶生活所帶來(lái)的痛苦。聲環(huán)境是人通過(guò)耳朵所感知的周圍的聲音情況和條件。人們通過(guò)各種感覺(jué)來(lái)接受外界的信息，聽(tīng)覺(jué)是其中很重要的一部分。當(dāng)聲波作用在木材表面時(shí)，一部份被反射，一部份被木材本身的振動(dòng)吸收，還有一部份被透過(guò)。被反射的占90%，主要是柔和的中低頻聲波，被吸收的則是刺耳的高頻率聲波。因此在我們的生活空間中，適當(dāng)應(yīng)用木材，可令我們感受到聽(tīng)覺(jué)上的'和諧。木材是要求聲學(xué)質(zhì)量的大廳、音樂(lè)廳和錄音室用以調(diào)節(jié)最佳聽(tīng)覺(jué)效果的首選材料。
例如在維普里市立圖書(shū)館的設(shè)計(jì)中，講堂并不只是提供給演講者和聽(tīng)眾，同時(shí)這還經(jīng)常會(huì)在晚上的會(huì)議和討論時(shí)使用，所以聽(tīng)覺(jué)的設(shè)計(jì)也不應(yīng)該僅僅是滿足一般的公共講座。阿爾托設(shè)計(jì)了由薄木條組成的波浪形天花板以保證講堂里每個(gè)地方都可以聽(tīng)到講話者的聲音。聲音通過(guò)天花板的反射可以使得講話者的聲音傳到盡可能遠(yuǎn)的地方，無(wú)論聽(tīng)眾位于房間內(nèi)的那個(gè)方位。通過(guò)這樣的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，為使用者提供了一種交談中獨(dú)特的親密氛圍。
例如圖5、圖6 ，設(shè)計(jì)師提出一種打孔的設(shè)想，建議利用氣候，外殼，紡織品，植物甚至聲波來(lái)生產(chǎn)新的板材。隔音板本身也成為裝飾的一部分。除過(guò)其技術(shù)質(zhì)量，它找到一種新的圖案特性使環(huán)境變得豐富。利用這種Obersound新板材，隔音板成為建設(shè)服務(wù)和建筑環(huán)境想象力的有力支持。
當(dāng)人們走近新建的木建筑或景觀小品時(shí)，常�？梢月劦降南銡�。特別是當(dāng)人們走進(jìn)已經(jīng)存在成百上千年的木構(gòu)建筑及庭院時(shí)，若有若無(wú)的香氣依然漂浮在空氣中。這是木材的嗅覺(jué)品質(zhì)在發(fā)揮作用。木材的嗅覺(jué)品質(zhì)是木材的自然屬性，源于木材中的各種提取的化學(xué)成份。不同木材從自然中提取的化學(xué)成份不同，氣味也不同。如海南的降香木和印度黃檀具有芬芳馥郁的香氣，而樟科的香樟木卻具有樟腦氣味。研究表明有些木材中的化學(xué)成分具有除臭、防螨和殺蟲(chóng)、防霉抗菌等作用，所以一間木屋等同于一個(gè)殺菌箱的說(shuō)法，并非言之無(wú)理。但是有些木材中含有對(duì)人體有害的化學(xué)成份。因此趨利避害地選擇木材，可以在環(huán)境中起到獨(dú)特的效果。
三、木材的生態(tài)及可持續(xù)性
木材除了在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和嗅覺(jué)上的優(yōu)點(diǎn)，更重要的是木材的生態(tài)及可持續(xù)性，一方面是木材具有溫濕度調(diào)節(jié)功能。溫度和相對(duì)濕度是影響人體舒適感的兩大氣候因素。太冷太熱或者太干燥太濕潤(rùn)的氣候都會(huì)使人不舒服。由于木材的導(dǎo)熱系數(shù)適中，而容積比熱與混凝土差不多，所以木材墻體和地板白天可以隔熱，吸收儲(chǔ)藏?zé)崃�，等外界氣溫下降后又慢慢釋放。另外木材具有吸濕性和放濕性，所以在濕度過(guò)高或者過(guò)低的情況下，木材可以起到緩和作用。所以在木材裝飾的小環(huán)境中，木材可以調(diào)節(jié)其中的小氣候，使人感到舒適。然而另一方面是木材作為建材的真正重大意義是在于人類認(rèn)識(shí)到了地球的資源是有限的，以及人類必須遵循可持續(xù)發(fā)展規(guī)律的今天，在可持續(xù)發(fā)展理論的原則之下，對(duì)“生態(tài)”型的材料使用使人們認(rèn)清了木材這種歷史悠久的自然材料，在合理兼顧森林資源保護(hù)與產(chǎn)出的前提下才是最“生態(tài)”的材料，是“可回收”或“可再生”的材料。這也是限制能源消耗和資源轉(zhuǎn)換的最有效措施之一。目前人們定義的“可再生”材料，有不少是人工材料，如金屬、玻璃、塑料等，這些材料的“可再生”是在人工材料的范疇之內(nèi)進(jìn)行。這種材料首次從自然物到人工材料之間的轉(zhuǎn)換(如鐵礦石轉(zhuǎn)換成鋼鐵)基本上是不可逆的。也就是說(shuō)金屬、玻璃、塑料等來(lái)自于自然界的“可再生”人工材料基本上是不可能完全回復(fù)到自然界中去。木材來(lái)自于自然界的樹(shù)木，在成為設(shè)計(jì)產(chǎn)品或建材之后會(huì)經(jīng)過(guò)生物的腐朽過(guò)程而回復(fù)到自然中去。
今天我們所處的后工業(yè)文明歷史階段，木材作為具有親和力的材料再次顯示出極其旺盛的生命力，其深刻的意義首先體現(xiàn)在生態(tài)價(jià)值及可持續(xù)發(fā)展的概念之下，同時(shí)也反映在人性化為主導(dǎo)的人文關(guān)懷傾向。當(dāng)代技術(shù)和文化為木材在設(shè)計(jì)中的創(chuàng)作提供了廣闊的空間。從材料出發(fā)，最大限度的發(fā)揮材料的特性，最生動(dòng)的體現(xiàn)材料的特點(diǎn)與內(nèi)涵，展現(xiàn)出材料特有的表現(xiàn)力，必定會(huì)做出一個(gè)好的設(shè)計(jì)。
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