創(chuàng)新微納包裝材料仿真設(shè)計(jì)技術(shù)
包裝材料是消費(fèi)者在接觸商品時(shí)看到、觸摸到的實(shí)體物質(zhì),與消費(fèi)者直接接觸。包裝材料在商品的銷售中發(fā)揮著承載信息的作用,同時(shí)傳遞情感。新一代消費(fèi)者在很多商品相對(duì)同質(zhì)化的背景下,將產(chǎn)品的外觀和包裝作為選購(gòu)商品的一個(gè)重要考慮因素。因此很多高科技公司在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)非常重視包裝材料的設(shè)計(jì)。比如主流的手機(jī)生產(chǎn)廠家,包括蘋(píng)果、華為、三星、小米等,投入大量的人力物力設(shè)計(jì)和生產(chǎn)新的手機(jī)外殼。由于采用納米制造技術(shù),具有全息效果和可變色的手機(jī)外殼的成本甚至高于手機(jī)中一些核心部件的成本。但是良好的市場(chǎng)反應(yīng)證明消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品外觀的需求不弱于對(duì)產(chǎn)品性能和功能的需求。
新一代的微納包裝材料指材料的特征尺寸在微米甚至納米級(jí)別,與入射光相互作用時(shí),表現(xiàn)出特殊外觀的一類包裝材料。由于這種材料包含微納尺度的重復(fù)性結(jié)構(gòu),需要復(fù)雜的工藝實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。這樣的特點(diǎn)對(duì)微納包裝材料的設(shè)計(jì)提出了非常高的要求。從消費(fèi)者研究的角度出發(fā),要求這些材料具有心理學(xué)范疇的屬性,包括柔軟感、高級(jí)感、金屬感等;從制造技術(shù)的角度出發(fā),需要通過(guò)控制工藝參數(shù)來(lái)調(diào)整微米或納米尺度的材料結(jié)構(gòu)。本研究工作需要解決的核心技術(shù)問(wèn)題是如何按照消費(fèi)者心理需求,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝的控制,得到理想的微納包裝材料。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法通常需要經(jīng)過(guò)多次迭代,反復(fù)地進(jìn)行試生產(chǎn)和消費(fèi)者調(diào)查實(shí)驗(yàn)。由于試生產(chǎn)成本高且需要大量時(shí)間,導(dǎo)致新材料的研究工作緩慢而昂貴。
仿真設(shè)計(jì)方法綜合運(yùn)用計(jì)算材料學(xué)、計(jì)算光學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、情感計(jì)算等方面的研究成果,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)創(chuàng)新微納包裝材料的仿真設(shè)計(jì),在不需要進(jìn)行試生產(chǎn)的情況下,通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬具有微納尺度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高分子材料的光學(xué)散射特性,生成具有高真實(shí)感的產(chǎn)品外觀圖像,直接用于消費(fèi)者調(diào)查工作,具有非常好的應(yīng)用前景。
北京理工大學(xué)
2022-05-13