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第1章 创新设计与材料的关系3

1.1 创新设计的内涵与作用3

1.1.1 创新设计引领新产业革命5

1.1.2 创新设计打造企业核心竞争力5

1.2 创新设计与材料关系的历史演变7

1.2.1 农耕时代：传统设计与材料的关系8

1.2.2 工业时代：现代设计与材料的关系11

1.2.3 知识网络时代：创新设计与材料的关系16

参考文献19

第2章 材料是创新设计的物质基础23

2.1 材料在创新设计中的角色23

2.2 材料的感知特性24

2.2.1 材料的视觉特性26

2.2.2 材料的触觉特性33

2.3 材料的功能特性38

2.3.1 材料的力学特性40

2.3.2 材料的光学特性42

2.3.3 材料的能量转换特性45

2.3.4 材料的生物学特性48

2.4 材料的资源经济性51

2.4.1 材料的绿色环保特性52

2.4.2 材料的能源经济特性54

2.4.3 材料的资源节约特性57

参考文献60

第3章 创新设计是材料的发展引擎65

3.1 创新设计对新材料的需求65

3.1.1 创新设计对轻量化材料的需求67

3.1.2 创新设计对新能源材料的需求69

3.1.3 创新设计对环境材料的需求73

3.1.4 创新设计对智能材料的需求74

3.2 创新设计对材料的推动75

3.2.1 材料创新设计的国内外现状75

3.2.2 创新设计下的材料发展81

参考文献85

第4章 从材料到器件：创新研制的融合发展91

4.1 创新研制是创新设计、新材料与制造的深度融合91

4.2 创新研制中的创新设计技术92

4.3 创新研制中的设计新思路94

4.3.1 生物制造94

4.3.2 分子机器98

4.3.3 虚拟现实100

4.4 创新研制中的设计新工具103

4.4.1 标准化为“材料—器件”商业化制造扫清障碍104

4.4.2 材料特性数据库为“材料—器件”制造过程提供保障104

4.4.3 仿真模拟技术为“材料—器件”提供了研究模型106

4.5 创新制造对创新设计的影响109

4.5.1 3D打印技术可带来设计理念的改变109

4.5.2 3D打印技术将会给工业模式设计带来变革110

4.5.3 3D打印技术是将创新设计转化为实物的有效途径110

4.5.4 3D打印技术颠覆了传统的制造设计模式111

4.5.5 3D打印技术将为特殊场合的装备设计带来变革113

参考文献115

第5章 材料创新设计路线图121

5.1 高性能结构材料创新设计路线图121

5.1.1 现状及态势分析121

5.1.2 创新发展路径125

5.2 信息材料创新设计路线图127

5.2.1 现状及态势分析127

5.2.2 创新发展路径130

5.3 生物医用材料创新设计路线图133

5.3.1 现状及态势分析133

5.3.2 创新发展路径136

5.4 能源与环境材料创新设计路线图139

5.4.1 现状及态势分析139

5.4.2 创新发展路径142

5.5 碳材料及其复合材料创新设计路线图145

5.5.1 现状及态势分析145

5.5.2 创新发展路径148

5.6 超常环境材料创新设计路线图151

5.6.1 现状及态势分析151

5.6.2 创新发展路径154

5.7 海洋工程材料创新设计路线图157

5.7.1 现状及态势分析157

5.7.2 创新发展路径160

参考文献163

第6章 材料创新设计发展与展望167

6.1 国际材料创新设计发展状况167

6.1.1 美国：建设国家制造业创新网络、实施材料基因组计划167

6.1.2 欧盟及其成员国：启动面向未来创新设计计划、实施“冶金欧洲”计划170

6.1.3 日韩：注重发展模式的转变173

6.1.4 俄罗斯：出台新的材料科技发展战略174

6.2 我国材料创新设计未来展望174

6.2.1 先进基础材料175

6.2.2 关键战略材料175

6.2.3 前沿新材料175

6.2.4 未来发展建议176

参考文献181

索引185