产品材料的隐性特征研究

■周 砖，尧优生，杨汝全，翟 橙 Zhou Zhuan & Yao Yousheng & Yang Ruquan & Zhai Cheng

(仲恺农业工程学院，广东广州 510000）

材料是所有人造物的载体，是物质的基础，也是技术文化的象征，其使用的增加是现代工业化社会的重要标志。目前材料的消费速度越来越快，并且人们使用的材料越来越多，材料承载着产品功能需求同时也承载着用户的感官需求以及可持续发展的使命，片面追求材料功能需求将导致程式化与刻板的设计结果，因此设计师在关注材料功能的同时也需要关注用户如何感知材料、以及感知后将引发何种情绪与体验。而感官需求、材料感知、情绪与体验都是隐式的体验，目前缺乏系统性的材料隐性特征的梳理，本文回顾了国内外近年来关于材料体验的研究，总结提出产品材料隐性特征的概念、性质、研究内容、研究过程等，旨在将材料隐性特征的模糊性与复杂性清晰明朗化。

1 产品材料隐性特征概述

1.1 产品材料隐性特征的起源与发展

MANZINI[1]于1986年提出材料审美属性这一概念，并指出其在创造用户体验中的作用。ASHBY[2]于2002年提出材料审美属性中的感官特性，着重描述材料感知对体验的影响，认为设计选材过程需要关注材料的内在特征，其中这些内在特征包含了经济属性、可持续性、审美、感知、情感、意图等方面。KARANA[3]随后提出了材料的“隐性特征”这一概念，称之为“材料难以定义的特征”，并提出这些特征可以影响消费者决策、情绪与体验。还有一些文献提出了材料的非技术特性[4]、材料主观体验[5]、材料的感官特性[6]等概念。左恒峰[5]从材料的几何维度、理化维度、情绪维度和关联维度详细阐述了材料的主观体验。尹建伟[7]从材料思维、材料特性与材料体验、材料驱动创新3个视角探讨材料研究进展。以上研究虽没有统一的概念描述，但都是在阐述材料的非物质属性，以及这种属性如何影响人的感知、情绪与情感，这些属性可以统称为材料的隐性特征。本文将对材料隐性特征这一概念进行深入剖析，探究其研究内容、研究过程，进一步归纳理论体系，并将这一概念明朗化与系统化。

1.2 产品材料隐性特征的含义

严格来说，材料隐性特征这一概念不单独存在，因为有体验材料的人作为主体，才具备价值。罗仕鉴[8]系统提出了产品设计中的用户隐性知识，指出产品显性知识存在于文本载体之中，具有可编码、易于传授等特征，而隐性知识无法轻易描述，如灵感、感受与经验等，隐性知识具有主观性、模糊性、不确定性与随意性。在产品开发过程中，关注产品显性知识的同时，还需要关注用户的体验、感觉、情感等隐性知识。

KARANA[3]将材料隐性特征定义为材料的非实体属性，并且难以确定与识别。材料是构成实体产品的物质基础与前提，通过设计实现自身价值。材料的机械性能（包括强度、刚度、塑性、韧性、硬度与耐磨性等）、物理性能（熔点、密度、热性能、电性能、磁性能、光性能与声性能等）、化学性能（耐腐蚀性、抗氧化性）、加工性能（铸造、锻造、焊接与表面处理工艺）等都属于材料的显性特征，或称为技术属性，这些特性可以通过文字或数字准确表达，易于交流、传递、沟通与共享。而材料的隐性特征是指人们在使用产品的过程中，产品材料给人带来的感官感受、情感与经验，也称经验属性。材料隐性特征不仅仅需要关注材料“是什么”，更要关注“它能干什么”“它能表达什么”“我们能获得什么”以及“它能激发我们什么情感”，其研究目标是考虑材料如何塑造更好的用户体验。对近几十年设计选材的代表性研究中，总结出如图1所示的规律。可以发现，满足材料技术属性是属于材料设计的基本需求，决定了功能与技术可行性，但如果仅仅考虑材料的技术属性，则会带来程式化与刻板的选材结果。因此在满足材料技术属性的前提下，通过研究材料的感官特性、价值、意义、美学特性，可为设计选材提供指导，并提升产品附加价值，为当前同质化产品市场增添差异。

产业界也逐渐关注到材料的隐性特征，提升材料的体验已成为一些企业采用的设计策略。特百惠以塑料为主体，利用了塑料的触感柔软、轻质，并与“现代家庭主妇”“现代厨房”等概念联系在一起，对常规的材料进行美学处理，让用户感受到有意义的材料体验。通过材料赋能设计，不仅增添了设计隐性价值，并对企业文化作出实质性贡献。以创造性的设计语言和利用材料美学可以获得新的发展方向和机会。

1.3 产品材料隐性特征的性质

材料隐性特征具有难以表述与言传的性质，从内在感知层面，材料的体验取决于五感感知，而感知是身体的感知，因此材料隐性特征离不开认知的具身性与全身性；另外，从外在表现层面，它也具有表达的模糊性与动态性，以下具体总结材料隐性特征的性质。

1.3.1 具身性

具身认知强调身心一元论，认知并非仅与脑机制有关，身体的感知同样影响人的认知与决策。材料隐性特征的具身性体现在将材料的五感体验嵌入到具体情境，并且通过身体体验去理解某些概念。例如较重的产品被认为更有价值，更加重要和严肃，硬而有光泽的材料会给人以更专业的印象。

1.3.2 主观模糊性

材料隐性特征与人的主观感受直接相关，主观模糊性是其主要特征。首先，人们在认识事物本身具有个体差异性，不同个体对于同一材料的观点与态度也可能存在一定差异，并且界定材料某一特性的标准内涵及外延存在主观理解的偏差。其次，个体对于同一材料的评价受当前情境的影响，情境是在人-机-环境系统背景下，包含人的主观情绪、感受和想法，以及客观环境的呈现，锈蚀铁块独立呈现与陈列在自然历史博物馆，其表现的意义与价值也截然不同[5]。

1.3.3 动态性

动态性是指材料随时间与空间变化的一种特性，这种变化将影响用户体验。从时间角度看，一些塑料与金属材料的老化带来使用不便的同时，也会让人觉得厌倦。但并不是所有时变都会导致负面体验，随时间变化而变色的保鲜膜可提醒用户食品的新鲜程度。从空间角度看，同样的木材在寒冷地区与炎热地区中，人的感受存在差异，在寒冷地区木材会更具亲和力与温暖感，这也是北欧设计更青睐于木材的原因之一。

1.3.4 学科交叉性

通过材料设计提升用户体验需多学科融合发展，包括设计学、材料科学、心理学、社会科学、工程等方向的学者和专家共同合作，通过经验和功能目标来指导材料设计与开发。

2 产品材料隐性特征的研究内容

材料隐性特征的研究内容是多元的，从人的感知先后，由外及内的顺序，可以归纳出人在体验材料过程中具有物质层-感知层-认知层-情感层-隐喻层几个层级，具体研究内容可归纳为物理属性表征、感官体验、情感唤起、语义与隐喻含义四个方面。

2.1 物理属性表征

材料的物理属性的表征是连接产品材料物理特性与隐性特征的桥梁，属于心理物理学范畴，材料的物理属性表征往往是多维度的，是人们综合感知材料的表面摩擦系数、粗糙度、硬度、重量、颜色、形状等特征所得到的心理映射。往往可以通过若干词汇表达材料的物理属性表征，如温暖-寒冷、光滑-黏稠、光滑-粗糙、硬-软、平坦-颠簸、干-湿，这些词汇通常出现在感性工学和心理学研究中，用于表达五感感知。

然而目前大多数研究对材料物理属性的表征停留在词汇表述，而没有深入剖析这些表述词与材料物理属性的具体关联，如木材的硬度、表面粗糙度、杨氏模量等，纺织材料的表面形貌、柔度、经纬密度。而这些数据是构建用户体验与材料物理性能的桥梁，能为选材提供直接参考。

2.2 感官体验

设计师的任务是让用户更好地与产品进行互动。感官是体验产品的起点，感官体验基于主观经验，将引发后续的情感激发。不同类型的产品五感感受的优先级是不同的，一盏灯主要通过视觉来感受，香水主要通过嗅觉来感受，手持工具主要通过触觉来感受[9]。以下将对材料的视觉、触觉、听觉、嗅觉体验进行阐述。

2.2.1 视觉体验

视觉是用户体验产品的第一印象，也是用户体验产品的主要感官通道，研究发现，视觉在所有感官通道中起主导作用。并且视觉体验具有遥测性，即通过视觉就能够推测出产品材料的表面触觉特性，通过视觉可以“触摸”材料，例如：光滑的油漆或釉面被认为是坚硬的，而纹理粗糙的墙壁看起来更柔软，而这里的“坚硬”“柔软”往往是触觉的描述词汇，这是基于人们过往经验的推测。

2.2.2 触觉体验

触觉是人们体验产品最直接的形式，尤其在使用过程中，触觉体验更具真实性，比如通过抓取、捏、揉、抚摸等动作更深层次地感受材料特性，对表面的感受有更为直观与准确的把握，而这种感受通过视觉是难以感知的。

2.2.3 听觉体验

对于大多数产品而言，听觉并不是我们认知产品的主要途径，然而在某些场景下，听觉是我们判断产品质量的重要方面，摩托车狂野的发动机声音往往能与其冒险的外表相统一。在家用电器方面，剃须刀、咖啡机、水壶、吸尘器，用户可以从听觉判断其优劣程度。在食品方面，例如，巧克力覆盖的冰淇淋的破裂声可以增进用户食欲。产品的声音很大程度上会引起用户的情绪变化，因此设计者需要熟知各种产品在运行过程中所产生的声音对用户的影响，设计独特的声音也是提升产品品牌的一个手段，也可以通过声音的设计唤起用户的某种愉悦情感[10-11]。

2.2.4 嗅觉体验

在某些特定产品中，嗅觉也能影响用户对产品的体验[12]，例如：书本的特殊气味会使得人们对纸质书的偏爱要强于电子书，书香气味可以满足读者深层次的情感需求。陈铭[13]指出提升家具嗅觉体验是增加家具的产品附加值和市场竞争力的有效途径。

目前关于感官体验，主要采取感性工学的研究方法，如感知词汇的提取与精练，依靠资料收集、身体感知、头脑风暴、小组讨论等方式构建词库，通过对相关文献的归类，总结出感官体验形容词描述词汇（表1）。然而，仅仅通过形容词结合感知度量的方式，难以精确获取被试主观感知，将感知体验与脑电感知（EEG）等科学技术手段结合，是顺应未来设计科学化趋势的重要举措。人的感官体验是一个复杂系统，融合神经科学、医学领域相应知识，可以辅助设计师进行更为精准的材料选择。

表1 感官体验的形容词描述

2.3 情感唤起

材料的情感唤起是指人们在与产品材料发生视、触、嗅、听等交互的过程中，所引发的主观感知。通常描述情感的词汇有放松的、舒适的、刺激的、紧张的、惊奇的、欣慰的、难受的、幸福的。已有研究指出材料的特性对人的情感与情绪有影响，WASTIELS[14]研究发现暖色色调与粗糙质感的室内建筑材料对人们的温暖感受有显著作用，并且指出视觉温暖感受与触觉温暖感受往往存在一定联系。

产品材料的情感唤起本身具有多样性与不确定性，既受到产品本身物理化学特性的影响，如产品硬度、强度、粗糙度、光学特性、表面纹理、颜色与形状等，也与环境感知相关[15]。具体来看，不同的材料大类给人带来的情感唤起差异较大，即使是不同形式的同一类材料，给人的感受也会有一定差异，例如：实木给人的感受更自然、环保与温暖，而复合木材给人的感受则是不环保、不可靠与廉价[16]。因此，设计师不仅需要熟知不同大类材料的差异，也需要研究同类材料的细分对用户的情感唤起的影响。另一方面，用户先后通过不同感官感受同一材料，其情感唤起也存在差异，用户在未触摸产品情况下，仅通过视觉观察产品肌理形成的“心理触觉”，是对产品肌理的触觉期望感知，若在触摸形成真实感知后，存在与先前期望不一致的现象，用户惊奇情绪便会被激发，因此在设计中，设计师通常构建感知的不一致，带来感知反差来让用户产生惊奇的情感，从而使用户产生新奇与愉悦的体验。

2.4 语义与隐喻含义

产品语义学是对人造物的感知意义和印象的研究。根据产品语义学理论，设计过程是为了赋予产品意义，设计者正是传达产品意义的桥梁。语义是基于感官体验之后，通过联想，对产品含义以适合的语言外显表述[17]。因此产品语义学的目标是开发一种合适的表达来赋予产品的象征性。一般而言，产品材料的语义特征通过两种方式进行表达，第一层级直接与感知相关，这种感知包括材料的重量，表面的粗糙度、温度、硬度等，第二层级是感知后的联想与认知，需要经过个体长期的经验对事物的综合判断。以天然木材为例，粗糙的、温暖的、坚实的、舒适的描述语为第一层级，质朴的、环保的、自然的描述语则为第二层级。在材料来源方面，人造材料有时比天然材料更便宜、更耐用、更普遍，但人们往往认为它们质量低劣，而天然实木更受青睐，并往往将其描述为自然的、宜人的、光滑的、有生命力和高价值。

■图2 材料隐性特征研究内容示意图

■图3 材料隐性特征外显转移模型

材料的隐喻含义是人们在与产品交互后的深度印象，如果说情感唤起是对材料的瞬时感知，那么隐喻含义则与人们的记忆与过去的经验、材料的文化意义与价值息息相关[17]。隐喻含义是一种赋有秩序的意义，与意象图示的概念有关，其内容源于并高于材料的物理属性表征、感官体验、情感唤起、语义含义，是更为抽象、隐性、暗喻的描述。ENKO[18]让被试体验四种不同冷暖组合的围巾，并进行温暖感与舒适性的评价，温暖与舒适的体验与感官感知相关，并且也隐含着“亲密的社交”“友好的氛围”等隐喻含义。归纳了不同材料的隐喻含义，如表2所示。另外，同一种材料在不同环境下的隐喻含义也存在差异，设计师需深度挖掘不同材料在不同环境下含有的隐喻，才能创造出更高品质的用户体验。

表2 不同材料的隐喻含义

综上所述，根据感知与体验的逐层递进关系，构建出如图2所示的材料隐性特征研究内容示意图。

3 产品材料隐性特征的研究过程

关于材料隐性特征的研究主要目的在于提升材料感知，构建更有意义的材料体验。而采取何种研究方式无固定范式，本部分从研究过程视角，归纳总结目前材料隐性特征研究的基本范式。

3.1 研究变量

在材料隐性特征的研究中，主要基于科学实验的方法，因此首先需要确定研究的变量，研究变量分为自变量与因变量。因变量往往可以表现在不同层次上，包括第二部分提及各项内容。以织物为例，其物理属性表征（温暖的、光滑的、坚硬的、平坦的、干燥的）、情感唤起（放松的、舒适的、刺激的、惊奇的、欣慰的、难受的、幸福的）、隐喻含义（奢华、优雅、女性、精致等）都可以作为研究的因变量。自变量也称为独立变量，自变量往往是材料的物理属性（硬度、粗糙度、强度、光泽和形状等）、感知模式（视觉、触觉、听觉、嗅觉和联觉等）以及被试人口统计学变量（性别、年龄、个人偏好和文化背景等）。ULUSOY[19]指出用户的社会与文化背景往往比感知模式更为敏感。例如当研究室内墙面的温暖感与何种因素相关，以及这些因素权重差异，那么选择的自变量可以是墙面的颜色、粗糙度、光泽等物理属性，并且在不同时间段分别让被试采用不同的感知模式（单独视觉通道、单独触觉通道、视触觉联合通道）分别对不同的样本进行温暖感（因变量）的评价，从而通过数据对比，得出相应结论。

3.2 材料选择

在以往研究中，涉及了许多不同种类的材料，包括：纺织品、金属、塑料、木材、陶瓷、复合材料、生物基材料、新型材料等。其中研究最多的是木材、金属、塑料。材料呈现的方式分为数字与实体，当仅研究视觉感知时，可以采用数字图像的形式，当涉及到多感官通道，则必须采用实体样品，一般分为标准化材料样板，以及实物产品，均为日常生活中熟悉的典型的产品。如表3所示为相关研究的材料样本。

表3 相关研究的材料样本

3.3 感知通道

一般来说，不同的研究问题决定了实验中所选用的感觉模态，它可归为以下两类：单模态与多模态[20]。

单模态是指仅通过一种感官通道感知材料，包括单独触觉、单独视觉、单独听觉和单独嗅觉等。闭合其他模态的方式可借助黑色遮目镜、防噪耳塞与棉布口罩等。单模态用以集中对某一感官的研究，实验过程中不受其他感官通道的影响，例如克服视觉先入为主带来的认知偏见。在单模态下，对比各个单模态实验数据可以获得对于同一材料的一致性（或不一致性）评价，若视觉通道与触觉通道实验数据对比相一致，称为视触觉一致，若相差较大则称为视触觉不一致。这种不一致往往能够造成用户“惊奇、满意、失落”的感受，这是材料设计经常使用的手段之一。

多模态为两种或两种以上模态的结合，更为全面且更符合日常真实情况下用户感知产品材料的情景，可以克服单独模态下的感知模糊性，提升判断准确性。

通常视觉在消费者决策过程中起决定性因素，尤其是网购等触觉缺失的场景中。然而，大多数产品使用过程都是通过与产品实现物理接触来操作的，因此在产品后续体验过程中，触觉及其他感觉同样关键[21]。总之，基于实验的产品材料感官研究，需要结合单模态与多模态共同探索。

■图4 材料隐性特征理论体系示意图

3.4 实验设置

产品材料隐性特征的研究一般需要借助实验完成，并且大多数实验对于实验环境及实验装置有一定要求。例如控制实验室光照、温度与湿度，单模态下，往往需要利用黑色遮目镜、防噪耳塞等。根据研究问题的不同，需要设计不同的实验装置，表4为典型的实验设置。

表4 典型实验设置

3.5 感官评价与数据处理方法

（1）描述性测试：是研究人们深层次的心理活动，通过对一事物心理量测量计算，并分析其规律的一种方法。对当下感知到的多维度情感意象语义词汇进行评价，一般采用5度或7度李克特量表，从而将模糊的心理概念数据化、明朗化。数据常采用因子分析（FA, factor analysis），对所有因子进行降维处理，进而得到更具归纳性的主要因子，利于后续进行相关性分析与回归分析。

（2）辨别测试：评价三个及以上样本两两之间相对差异。例如进行多样本在某一维度上的排序。最终数据可通过多维尺度法（MDS, Multi-dimensional Scaling）可视化不同样本的空间距离，从而直观表达不同材料之间的异同。

（3）访谈法：除以上定量研究方法外，通过对被试进行深度访谈，来探析实验样本如何被人感知，以及唤起被试何种情感，有何隐喻含义等。

4 材料隐性特征的外显转移

在管理学领域，很多学者提出了不同的知识转移与传递模型，如过程模型、要素模型和路径模型，罗仕鉴[8]基于此提出了产品设计的知识转移外显模型与知识转移螺旋模型，清晰阐明了设计知识的分类、表达、转移与接受。材料隐性特征作为产品材料的隐性知识，必然存在着知识的编码、解码、表达与传递。然而，正是其隐性属性因此不易编码与解码，不具备标准化测量方式，不同主体理解也存在差异，那么对于设计师来说，则需构建材料隐性特征外显转移与传递。

经前文阐述，现提出材料隐性特征的外显转移模型，如图3所示，是一个内化、外显、再内化的过程，包含了开始阶段、实施阶段、内化阶段。首先，在开始阶段，设计师需要对材料进行资料收集，可通过文献收集、网络资料等途径，形成感性认知；接着，在实施阶段中，通过实验的方式获取此类材料的物理属性、被试感官体验数据、被试情感数据以及材料隐喻含义，这是一种将隐形知识解码的过程，可将材料的外显特征与隐性特征建立模糊对应关系，并通过可视化方式进一步将这种关系外显化，使得团队设计师能够清晰理解，这一过程是对解码知识进一步解释与编码的过程，这种编码使得更易阅读与传播。最后，其他人员（设计师、材料工程师等）将这种编码的外显知识进一步内化、理解、感受与体会，进一步形成自己的见解，从而实现材料内隐知识的传递。

5 讨论

5.1 产品材料隐性特征理论体系

根据前文对产品材料隐性特征的含义、特征、内容、研究方法的梳理，得到产品材料隐性特征的理论体系示意图如图4所示，该图从横向和纵向两个角度分别从研究内容和知识体系层面阐释它们之间的关系。

从横向看，产品材料的隐性特征的研究内容由物理层、感知层、情感层、隐喻层由外至内逐步感知深入的过程，即首先从外界材料感知其物理属性，然后从感觉层次多通道感知与体验材料，接着与产品交互过程中形成情感，最后通过情感体验在具体情境中反思其价值，并且，越往内层其隐性成分越大，越接近人的心理活动与体验，而物理层之外则是材料的各个显性特征如硬度、摩擦力、弹性、刚性和强度等，因此，设计材料的选择应需逐步厘清从显性特征到隐性特征各层级的映射关系。从纵向看，是产品材料隐性特征知识体系的构建，内涵和特征是理论基础，研究方法与过程是实现手段，外显转移模型及选材是实际应用。

5.2 研究展望

产品材料隐性特征研究在于探索材料内在设计规律，借鉴感性工程学、情感化设计、用户体验等研究方法，提出创新选材方式。以下从方法研究与应用研究分别展望未来趋势。

从方法研究来说，目标在于更合理、更准确、更真实地获取产品材料的隐性特征，进而结合用户潜在情感需求，科学指导设计选材。研究者需依据具体产品设计，从实用性、功能性和情感性等多角度，发掘材料对于提升用户体验、品牌价值与商业价值起到的作用，以及探索发现不同研究方法对于准确获取材料隐性特征的效果。目前该方向的研究方法多为定性研究，随着设计科学的进步，未来可结合生理心理检测仪器如眼动仪、脑电仪、肌电仪等多种手段开展五感测量、情绪测量等定量研究。

从应用研究来说，关于材料设计的研究旨在以减轻地球上的废弃物为目标，实现可持续材料与循环经济，因此研究材料隐性特征本源上应以此为核心基点。一方面，需从材料全生命周期的角度重新审视产品设计内部流程，将材料创新纳入产品创新的重要环节，将材料思维视为设计思维的重要组成部分；另一方面，基于可持续发展目标，从材料科技、材料设计、学术研究与设计教育等角度，可通过多学科融合发掘材料应用场景，举办可持续材料创新设计比赛，发起材料创新运动，普及设计教育中可持续材料观念等模式，进一步推进材料的设计应用[25]。

6 结语

目前关于材料体验、材料设计的研究大多较为零散，没有形成完整的知识体系，材料隐性特征作为材料研究的重要方向，对用户体验起着关键作用。本文尝试对材料隐性特征相关研究进行归类与总结，从定义、起源与发展、性质、研究内容、研究方法与过程等角度逐步明朗化产品材料隐性特征。在后续研究中，材料隐性特征如何与显性特征建立映射关系从而形成材料特性数据库，如何发掘材料性能与潜能从而驱动设计创新，以及材料的可持续设计观，值得进一步深入挖掘。