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創(chuàng)新微納包裝材料仿真設(shè)計技術(shù)

包裝材料是消費者在接觸商品時看到、觸摸到的實體物質(zhì)，與消費者直接接觸。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外殼的成本甚至高于手機中一些核心部件的成本。但是良好的市場反應(yīng)證明消費者對產(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)計方法綜合運用計算材料學(xué)、計算光學(xué)、計算機圖形學(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

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