創(chuàng)新微納包裝材料仿真設(shè)計技術(shù)
包裝材料是消費(fèi)者在接觸商品時看到、觸摸到的實體物質(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,同時傳遞情感。新一代消費(fèi)者在很多商品相對同質(zhì)化的背景下,將產(chǎn)品的外觀和包裝作為選購商品的一個重要考慮因素。因此很多高科技公司在設(shè)計產(chǎn)品時非常重視包裝材料的設(shè)計。比如主流的手機(jī)生產(chǎn)廠家,包括蘋果、華為、三星、小米等,投入大量的人力物力設(shè)計和生產(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。但是良好的市場反應(yīng)證明消費(fèi)者對產(chǎn)品外觀的需求不弱于對產(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別,與入射光相互作用時,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)雜的工藝實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。這樣的特點對微納包裝材料的設(shè)計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、高級感、金屬感等;從制造技術(shù)的角度出發(fā),需要通過控制工藝參數(shù)來調(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)問題是如何按照消費(fèi)者心理需求,來實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝的控制,得到理想的微納包裝材料。傳統(tǒng)的設(shè)計方法通常需要經(jīng)過多次迭代,反復(fù)地進(jìn)行試生產(chǎn)和消費(fèi)者調(diào)查實驗。由于試生產(chǎn)成本高且需要大量時間,導(dǎo)致新材料的研究工作緩慢而昂貴。
仿真設(shè)計方法綜合運(yùn)用計算材料學(xué)、計算光學(xué)、計算機(jī)圖形學(xué)、情感計算等方面的研究成果,可以實現(xiàn)對創(chuàng)新微納包裝材料的仿真設(shè)計,在不需要進(jìn)行試生產(chǎn)的情況下,通過計算機(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