Настоящее время по праву называют временем новых технологий. Порошковая металлургия, компьютерные и лазерные технологии и новые материалы. Сегодня нас повсюду окружают изделия из металлосплавов, полиэтилена, полиуритана, полистирола и других различных соединений органической химии, композитов, делающих керамику прочнее металла, стекло - легким и небьющимся как пластик, а металл по теплопроводности таким же, как стекло и керамика.
Постоянное обновление палитры материалов дизайнера накладывает свой отпечаток на подход к формообразованию изделий.. Так, появление экологичных пластмасс, недорогих в производстве, положило начало производству разовых бытовых изделий: посуды, упаковки пищевых продуктов и прочего. При соответствующей организации процесса утилизации и переработки этот
материал может быть использован многократно. Пластифицирующие добавки к стеклу создали поколение небьющейся посуды, плафонов светильников и даже
новый вид мебели: столы, стулья, полки, гнутые и формованные из цельного листа стекла.
Большинство окружающих нас сегодня предметов быта представляют из себя рациональное сочетание материалов с различными прочностными свойствами. Так, современные хоккейные коньки, изготовленные из легких пластмасс, имеют лезвие из прочных сталей. В результате этого достигаются высокие эргономические показатели, безопасность в эксплуатации и экономичное производство: штампованный пластмассовый остов значительно проще в изготовлении металлической конструкции.
Аналогичный принцип функционального сочетания материалов лежит в основе конструирования различных типов ножей: кухонных, сапожных, макетных, ножей для выполнения художественных работ. Ручка-корпус у них выполнена из легких материалов - дерева, пластмасс, а лезвие из высокопрочных сталей. Принцип функционального сочетания различных материалов можно найти в дизайне большинства современных изделий.
Многие материалы, как природные, так и искусственные, по своим характеристикам имеют как ограничения в использовании, так и предпочтительные сферы применения. Так, использование такого современного отделочного материала, как гипсокартон невозможно при отделке помещений с повышенной влажностью, так как гипсокартон в таких условиях теряет свои прочностные свойства и эстетические качества.
Особо следует сказать о современных материалах покрытий. Палитру дизайнера дополнили разнообразные пластмассы для покрытия металлоконструкций, например, уличной мебели, синтетические покрытия типа "газон", полимерные смолы, для покрытия древесных плит (ламинирование), используемых в современной мебельной промышленности, напыление светоотражающих металлизированных покрытий на стекло, аннодирование поверхностей металлических конструкций. Они выполняют одновременно несколько функций: защита конструкций от негативного воздействий окружающей среды, организация комфортного и безопасного тактильного контакта с человеком, придание изделию высоких эстетических качеств.
Материалы покрытий могут дополнительно выполнять и специальные функции, связанные с протекающими здесь процессами. Например, звукорассеивающие и звукопоглощающие материалы в отделке студий звукозаписи, киноконцертных залов.
Другой пример - светорассеивающие и светоотражающие материалы в интерьерах фото- и киностудий, устройствах маяков, прожекторов, фар и других осветительных приборов, стекло односторонней видимости, используемое в некоторых видах специальных перегородок.
Материал в дизайне часто рассматривается как своеобразное средство украшения
промышленного изделия, придания ему выразительности. Фактура и текстура материала, умело используемые дизайнером, как особое художественное средство способно выделить изделие из ряда подобных. Специальная обработка поверхности материала наряду с функциональными и техническими требованиями играет и декоративную роль. Это шлифовка камня, покраска и пропитка кожи, дерева, полировка и насечка металла. Это особенно важно в тех видах дизайнерской деятельности, где внешний вид изделия играет особо важную роль - дизайн одежды, обуви, аксессуаров, арт-дизайн.
Особой выразительности изделия достигают дизайнеры различными композициями материалов в одном изделии, включая инкрустацию.
Классификация строительных материалов.
а) По сырью:
1. Природные каменные материалы – рыхлые (песок, щебень, гравий…), штучные материалы.
2. Неорганические вяжущие вещества – продукт обжига природного сырья или искусственных смесей с последующим измельчением (портландцемент, шлакопортландцемент, известь, гипс).
3. Бетоны и строительные растворы на основе неорганических вяжущих
4. Керамические материалы. Получают из глины путем формования, сушки, обжига. (кирпич, кафель, трубы).
5. Материалы из минеральных расплавов (стекло).
6. Теплоизоляционные и акустические материалы на органическом (мягкие двп, торфоплиты) и неорганическом (мин. вата, стекловата) вяжущем.
7. Органические вяжущие и материалы на их основе. (Битум, деготь, рубероид, толь).
8. Полимерные строительные материалы (стеклопластик, пенопласты
9. Лакокрасочные материалы.
10. Лесные материалы.
11. Металлические материалы.
б) По условиям работы:
1. Конструктивные С.М., материал, который воспринимает нагрузку – природные каменные, бетоны и строительные, керамические, полимерные, лесные, металлические, композиционные, полимербетон.
2. Материалы специального назначения – теплоизоляционные (пенопласты, мин. ваты), акустические (акменит), гидроизоляционные, кровельные, герметизирующие, огнеупорные (шамот), для радиационной защиты, антикоррозийные. Все С.М. по своим свойствам должны удовлетворять ГОСТу.
Состав, строение и свойства строительных материалов
Строительный материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составом. Химический состав определяется наличием оксидов в материале (SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3) и позволяет судить о свойствах материала (мел - мрамор). Основные и кислотные оксиды химически связаны и образуют минералы. Минеральный состав показывает наличие минералов и их количество в процентах. Пример (в портландцементе содержание трехкальциевого силиката (3CaOSiO2) cоставляет 45... 60%, причем при большем содержании этого минерала ускоряется процесс твердения и повышается прочность.) Фазовый состав (газ, жидкое, твердое состояние). Фазовые переходы воды, находящейся в его порах, оказывают большое влияние на свойства материала. В материале выделяют твердые вещества, образующие стенки пор, т.е. каркас и поры, наполненные воздухом или водой. Изменение содержания воды и ее состояния меняет свойства материала.
Свойства строительного материала определяются его структурой. Для получения материала заданных свойств следует создать его внутреннюю структуру, обеспечивающую необходимые технические характеристики. В конечном итоге знание свойств материалов необходимо для наиболее эффективного его использования в конкретных условиях эксплуатации.
Понятие структура материала:
Структуру строительного материала изучают на трех уровнях: Различают кристаллическую и аморфную структуру. Кристаллическая более прочная.
макроструктура — строение материала, видимое невооруженным глазом;
микроструктура — строение, видимое через микроскоп;
внутреннее строение — вещества, изучаемое на молекулярно-ионном уровне (физико-химические методы исследования — электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ).
Все свойства строительных материалов можно разделить на следующие виды:
Физические свойства материалов.
Плотность (г/см3, кг/м3) – Степень заполнения объёма материала веществом.
Истинная плотность –масса единицы объема абсолютно плотного материала r=M/Vа.
Средняя плотность – масса единицы объема материала в естественном состоянии r=m/V, где V=Va+Vп.
Насыпная плотность — отношением массы зернистых, порошкообразных или волокнистых материалов ко всему занимаемому ими объему, включая и пространство между частицами (rн). характеризует сыпучие материалы (песок, щебень, цемент и др.).
Относительная плотность выражает плотность материала по отношению к плотности воды D=r/rB (t=40C, Р - атмосферное).
Пористость - Это степень заполнения объема материала порами (%)Поры – это ячейки в материале, заполненные воздухом или водой, бывют мелкие и крупные. Мелкие поры, заполненные воздухом, придают строительным материалам теплоизоляционные свойства. Её можно определять экспериментально – расчетным методом П= Vп/V, где Кпл=rm/r - коэф. плотности. П=(1-Кпл)*100%. Различают открытую и закрытую пористость. П=По+Пз; Закрытые поры способствуют повышению долговечности материала. От характера пористости зависят теплоизоляционные свойства материала.
Пустотность — количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпанного материала (песка, щебня и т. п.) или имеющихся в некоторых изделиях, например в пустотелом кирпиче, панелях из железобетона. Пустотность песка и щебня составляет 35... 45%, пустотелого кирпича — 15...50%.
Гидрофизические свойства материалов.
Гидрофизические свойства материалов – характеризуют отношение материала к воде.
Гигроскопичность – свойство материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их вследствие капиллярной конденсации. Поглощение влаги (сорбция), Отдача (десорбция).
Капиллярное всасывание – происходит в случае, когда пористый материал находится в воде, а другая часть материала на воздухе.
Водопоглощение – это способность материала поглощать и удерживать воду, при его погружение в воду. Различают по объему и по массе: W0=твл-тс/V Wm= твл-тс/ тс, mвл-масса насыщенного материала; mc-масса сухого материала. W0=Wm*d, где d – относительная плотность. Кр=Rвл/Rс - коэффициент размягчения, где– прочность материала от 0 до 1. Кр=0 (глина) Кр=1 (металлы, битум). Определяет морозостойкость и водостойкость.
Кн= W0/П; Кн=0 – закрытая пористость. Кн=1 – открытая пористость.
Водопроницаемость – это свойство материала пропускать влагу под давлением (для гидротехнических сооружений).
Влагоотдача — способность материала отдавать влагу.
Газо и паропроницаемость – когда у поверхностей разное давление. (для стеновых материалов).
Усадка (усушка) – это уменьшение размеров при его высыхании. (от 30 до 100 мм/м)
Морозостойкость – свойство насыщенного водой материала выдерживать по переменное замораживание и оттаиванье без признаков разрушения и значительного снижения прочности.. За марку материала по морозостойкости принимают максимальное число циклов по переменного замораживания – оттаивания, которые выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15%.Мрз=50.(50 раз замораживали и размораживали. Для стен =100; для гидро.тех. сооружений = 300)
Теплофизические свойства
Теплопроводность l - это свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой. l(вт/м°с) – показывает какое количество тепла передается стенкой в 1м2 на расстояние 1м, при разности температуры на 1 градус в единицу времени. (Вт=дж/с) Наиболее эффективные теплоизолирующие материалы у которых l имеете более низкое значение <0,1 вт/м°С
Теплоемкость – это количество тепла, которое необходимо сообщить одному килограмму материала, чтобы нагреть его на 1°С. Для органических материалов – С<0,7 кдж/кг°С. Для неорганических материалов С 
0,75-0,95кдж /кг°С для воды С=1 кдж/кг°с
Огнеупорность – это свойство материала выдерживать длительное время действие высоких температур t>1580°C – огнеупорные, 1350…1580°C – тугоплавкие, < 1350°C – легкоплавкие.
Огнестойкость – это свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определенного времени. Огнестойкость зависит от сгораемости материала.
Термическая стойкость материала характеризуется его способностью выдерживать определенное количество циклов резких тепловых изменений без разрушения.
Коэффициент линейного термического расширения – учитывают при проектировании и строительстве крупных зданий конструкций и установок. Сталь = 10*10-6°С-1; Древесина 20*10-6°С-1
Механические свойства.
Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться сжатию, растяжению, удару, вдавливанию в него постороннего тела и другим видам воздействий на материал с приложением силы. подразделяются на две группы: деформативные и прочностные.
1. Деформативные:
– упругость, пластичность, модуль упругости (модуль Юнга), коэффициент Пуансона и ползучесть.
A. Упругость – это свойство тела деформироваться под действием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после снятия нагрузки.
B. Пластичность – это свойство тела деформироваться под действием внешних сил не разрушаясь, при чем после снятия нагрузки первоначальное состояние и размеры не восстанавливаются.
C. Хрупкость – это свойство твердых тел разрушаться под действием мех. Или внешних сил без значительной пластической деформации. (стекло)
Основными характеристиками деформативных свойств является модуль упругости: Е=ζ/ Е
ζ (сигма) – напряжение сжатия или рассжатия ζ=Р/F
Р- разрушительная сила (кг). F – площадь сечения (м2)
Е – относительная деформация Е=∆l/l – абсолютная деформация.
Коэффициент Пуансона (коэффициент поперечного сжатия) Кп= 
- характеризует растяжение.
2. Прочностные свойства
Прочность материала оценивают пределом прочности (временным сопротивлением, определенным при данном виде деформации)
1. Для хрупких
Rсж; т.к.образцы не однородные количество образцов должно быть не меньше трех. На предел прочности влияет форма, размеры образцов, состояние поверхности опоры, скорость приложение нагрузки. В зависимости от прочности строительных материалы подразделяют на марки: кг/см2;чем выше марка тем выше качество.
В последнее время строительные материалы подразделяются на классы: (В) Мпа; класс по прочности учитывает коэффициент вариации по прочности. В 2,5; В 3,5 (округление 0,5) Rсж= 
кг/см2
Rраст-характерно для волокнистых материалов = 
; В зависимости от отношения Rр (предел прочности) к Rсж (Rр/Rсж) различают три группы С.М.
Ø Rp>Rсж – для волокнистых материалов (дерево)
Ø Rp<Rсж – для хрупких металлов (природные камни, кирпич)
Ø Rp=Rсж – металлы и сплавы.
2. Придел прочности при изгибе.
Rизг= 
, где Р – разрушающая нагрузка (в кг); b –ширина образца; h –высота образца.
3. Ударная прочность (вязкость) – это способность материала сопротивляться при ударных нагрузках. (кдж/м3) кдж- характеризует работу; м – объем образца. Для материалов – половых.
Эффективность конструкционного материала характеризующаяся удельной прочностью (коэффициентом конструкционного качества) который представляет собой: ККК=R/d; равен отношению прочности к относительной плотности.
4. Твердость – это свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. (по шкале Мооса – твердость природных материалов). Все другие материалы определяются по вдавливанию стального шарика или наконечника в виде конуса.
5. Истираемость – способность материала уменьшаться в весе и V под действием истирающих сил. Оценивается потерей массы к поверхности истирания. U= 
; где m1-масса образца до истирания; m2-масса образца после; F-(граммах) площадь образца истирания. Важен для устройства полов.
Химические свойства оцениваются показателями стойкости материала при действии кислот, щелочей, растворов солей, вызывающих обменные реакции в материале и разрушение его. Химическая стойкость – способность материала сопротивляться воздействию кислот, щелочей, растворов солей и газов.
Технологические свойства— способность материала подвергаться обработке при изготовлении из него изделий. Эти свойства рассматриваются в соответствующих разделах курса применительно к конкретному материалу.
Воздухостойкость — способность материала длительно выдерживать многократное систематическое увлажнение и высушивание без значительных деформаций и потери механической прочности.
Радиационная стойкость — свойство материала сохранять свою структуру и физико-механические характеристики после воздействия ионизирующих излучений.
Долговечность – способность материала сопротивляться комплексному действию атмосферных и других факторов в условиях эксплуатации. Такими факторами могут быть: изменение температуры и влажности, действие различных газов, находящихся в воздухе или растворов солей, находящихся в воде, совместное действие воды и мороза, солнечных лучей.
