磁感应下响应式磁流体互动包装装置设计研究.pdf

包 装 工 程 第 44 卷 S1 期 462 PACKAGING ENGINEERING 2023 年 4 月 收稿日期：20230131 作者简介：王军英（1993），女，硕士，辽宁石油化工大学艺术设计系，主要研究方向为艺术设计。通信作者：卜一丁（1980），男，硕士，辽宁石油化工大学副教授，主要研究方向为产品设计、视觉传达设计。磁感应下响应式磁流体互动包装装置设计研究 王军英，卜一丁（辽宁石油化工大学 艺术设计系，抚顺 113001）摘要：目的目的 通过电磁感应原理下响应式磁流体媒介的研究提出一种适合用户具有沉浸式体验的互动包装装置的可行性方案。方法方法 采用 SWOT 分析理论对花西子品牌包装进行竞争优势、竞争劣势、机会和威胁分析，同时梳理国内外利用铁磁流体的设计实践，主要对外磁场、内磁场-媒介：铁磁流体的特性、原理、基底结构等实现技术以及辅助磁流体材料等进行综合定性探讨。结果结果 采用这种做实验的物理现象对于花西子品牌外包装升级来说，更易于打造符合用户新奇未知和神秘感的沉浸式互动包装装置，便于用户更好地了解产品、了解设计意图、了解品牌理念。结论结论 针对花西子品牌的互动包装装置，是一款用户通过永磁铁移动翻转等操作（通过有限元 ANSYS 分析磁路、MATLAB 编程磁路三维动态轨迹、全液相 3D 打印和微流控成型技术形成的基底结构）与底座和基底下衬的特定形状永磁铁相互作用分离 FLD 铁磁流体，编程控制形成特定形状，产生一种荷花在波动的水面（可设计一种微表面基底水波纹结构）生长绽放场景，并与原有剪纸包装相结合，把想象中西湖场景再现。使作品和体验者的信息双向传递，用户是创作主体，从而实现真正意义上的沉浸式互动，助力花西子品牌包装升级。关键词：花西子品牌包装；铁磁流体；ANSYS 分析；MATLAB 编程；互动包装装置 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)S1-0462-07 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.S1.068 现如今具有物理现象的沉浸式的互动装置越来越多，不仅应用于课堂教学，还以各种形式应用于不同的领域，服务于人的生活。根据数据显示，现如今是颜值经济时代，化妆品消费趋势呈现上升趋势，中国国货品牌也呈现一定的上升趋势，这次以国货-花西子品牌包装升级为出发点，思考如何采用不同视角为品牌升级，提高用户黏性，改善用户交互体验，塑造更完整的生命周期而持续创造价值，满足商家-用户-设计之间的联结，通过什么样的原理、方式、手段与媒介来互动是需要深入研究的问题。就未来发展而言笔者想要提供一种不一样的可行性视角。当代社会强调并提倡跨学科整合思维，但目前以纯艺术的方式比较多，跨领域结合相对少1。由于用户在购买化妆品时首先是视觉感官刺激引起的购买欲，比如包装，如果无法第一眼抓住用户的视觉，很难让用户继续深入了解自己的产品、文化，从而裂变成为忠实的用户粉丝。根据相关研究表明，花西子品牌十分注重包装设计，会为其包装设计投入大量资金。根据马斯洛需求层次表明，Z 世代人群已经从物质追求转向精神追求，追求个性、有趣、内涵、文化、独一无二、原创性。而作者此次采用物理现象与艺术相结合的方式，将大学物理课程中电磁感应“同性相斥，异性相吸”的原理2，以多功能响应式 FLD 铁磁流体为媒介融入国货花西子品牌化妆品包装中，设计一款磁感应下的互动包装装置（在原有的品牌包装之上），它不仅可以激发化妆品用户的兴趣点，还可以通过这样的方式，使用户参与其中，成为品牌包装装置的一分子，实现用户-花西子品牌包装-设计者之间双向信息的主动获取与交流互动，把头脑中抽象的西湖场景具象化，形成类似于荷花在概念产品内流动的水面生长绽放的场景。一方面，增强花西子品牌包装的记忆点，助力品牌包装升级，从而增加经济效益；另一方面为有需要的其他化妆品行业提供另一种思路，也便于日后交叉学科的研究与应用，甚至让学生在日常生活中切身地感受到电磁感应现象，FLD 材料为各行业提供更多的研究可能性，认识到真正的意义，拓宽思路，更好地理解与应用理论知识物化于实际生活之中。1 概念阐述 1.1 磁流体 它也被称为磁流体、铁磁流体或磁流体。它是一种兼具液体流动性和固体磁性材料磁性的新型功能第 44 卷 S1 期 王军英，等：磁感应下响应式磁流体互动包装装置设计研究 463 材料。它是一种稳定的胶体液体，其直径小于 10 纳米的磁性固体颗粒、碱性载液（也称介质）和表面活性剂组成。磁性粒子本身的排列平时是混乱的，磁矩总和相抵消，但有外来磁场时，排列会变规则，而磁矩总和变成不为零而具有顺磁性，且在外磁场的作用下可以被控制、定位、定向与移动。磁性粒子受到磁力作用影响排列的同时，磁性粒子与载液分子有不规则的碰撞，等于施加到磁性粒子的磁力传到液体，因此外观上就像都受到磁力的作用而被磁性物质所吸引，改变了磁流体的外观，也因为如此，磁流体也被称为液态的磁铁。1.2 电磁感应、磁流体与互动包装装置的关系 根据电磁感应中永磁铁（钕铁硼：体积小磁积能最大且具有很强的磁场3）“同性相斥异性相吸”的原理并以此作为磁源，具有磁响应的铁磁流体为互动媒介，在原有品牌包装的基础上，结合大的趋势“科技+艺术+人”相结合方式，在花西子品牌包装中国元素的基础上，设计一个互动品牌包装装置，以此获取更好的人-作品-信息之间的互动体验感，增加用户黏性与兴趣，具有全方位的沉浸式互动体验感，以一种做小实验（带来新奇未知和神秘感的乐趣）的方式吸引用户的关注度，增加其行为与情感体验感，并以此更好地获取用户购买动机，使用户从传统的买产品到买艺术品。2 国内外研究现状 利用电磁学下的磁流体应用范围十分广泛，目前大多数集中在机械、医学、工业、化学、受控热核反应领域4，根据张孟博等人对磁流体研究表明，1940年首次提出了磁力驱动装置，1982 年日本发现了强磁材料钕铁硼磁铁，当时有多家公司利用这一材质研发了很多永磁装置，到 2002 年，开始提出针对永磁装置的磁场与磁路等分析，直到 2014 年有了对设计结果分析比较完备的有限元分析方法5。基于磁流体与艺术相结合的装置设计在 2001 年日本艺术家设计的流动、突出这一作品中广为人知，也是其磁流体与艺术创作相结合的先河之作6。现如今对于磁感应下的磁流体的艺术创作形式多样化，比如：沙画的创作，荷兰设计师 Zelf Koelman 发明了磁流体时钟，见图 1，装置最大特点是可以人为自定义编辑文本、形状，创建动画，给人一种神奇与未知之感，每一滴磁流体液体就像是一个舞者演奏，具有极强的互动感与趣味性；摄影师 Linden Gledhill 与 Craig Ward 设计师组成团队设计的磁流体字体，见图 2，这给写作者与艺术创作提供不一样的思路，突破原有传统装置，与平面设计结合，通过跨学科的思维，让平面设计百花齐放。这个装置利用电磁力的原理，磁流体根据设计好的时间程序或形状路径移动与变化；曾有艺术家创作了一个艺术品装置，静止时为圣诞树，有外加磁场时，在磁效应下会跟随磁铁流动，形成磁流体艺术，见图 3。可见根据磁感应下的磁流体与艺术领域的结合未来前景广阔，但目前针对彩妆品牌包装升级装置比较少。对磁感应下的磁流体艺术研究不仅与艺术擦出不一样的火花，还会丰富人们的生活，艺术源于生活又高于生活，不断地服务于人们的生活；通过它可以更好地了解作品、设计者意图、商家品牌理念与文化，增加用户信任感与用户黏性，从而提升品牌附加值，增加购买力，因此针对跨学科的磁感应下的响应式磁流体包装装置升级是必然趋势。图 1 磁流体时钟 图 2 磁流体字体 图 3 磁流体艺术 464 包 装 工 程 2023 年 4 月 3 花西子品牌包装升级原因 SWOT 分析法是一种科学的分析方法，用来确定自身的竞争优势、竞争劣势、机会和威胁，从而将自身的目标与公司的内部资源和外部环境有机地结合起来7。其中 S 代表着 Strengths 优势、W 代表着Weaknesses 劣势、O 代表的是 Opportunities 机会、而T 则代表了 Threats 威胁，通过 SO、ST、WO、WT综合分析发现问题，规避不良问题，找到解决办法，明确未来的发展方向。此次以国货花西子彩妆品牌包装设计为例，探讨SWOT 法在此品牌包装升级中的应用，花西子品牌包装 SWOT 分析见表 1。花西子彩妆产自杭州，主要探索古代的美容养颜智慧。根据东方女性的皮肤特点和彩妆需求，采用现代彩妆制造技术，开发以花精、中草药为核心的健康、营养、适宜的东方女性彩妆产品（孕妇专用）。比较有代表性的花西子包装设计：知音礼盒，以国风黛色、剪纸、雕花、升降工艺、地域江南文化元素为主和百鸟朝凤眼影盘包装设计，花西子知音礼盒（左）和百鸟朝凤眼影盘（右）包装见图 4，采用立体浮雕、屏风设计、江南文化元素设计，但就彩妆未来的发展而言，在产品迭代如此之快的市场环境下，如何通过 SWOT 分析理论找到一种体验感更好、更有创意的品牌互动包装设计方法为实现包装升级并在未来保持长足发展提供依据。图 4 花西子知音礼盒（左）和百鸟朝凤眼影盘（右）包装 表 1 花西子品牌包装 SWOT 分析 内部因素 外部因素 优势 Strengths 劣势 Weaknesses 机会 Opportunities 市场空间大，国货美妆需求大 时代红利，颜值经济、体验经济时代，产品与消费者的互动乐趣、正面积极的信息缓解情绪、提供娱乐性体验，满足消费者对趣味新奇的高度期待 人群“兴趣消费”趋势 国家支持利用科技的手段，跨领域合作创新、情感化设计。比如：2021 年 1 月1 日，新版化妆品监督管理条例正式实施 同价位、风格的中国美妆品牌互动包装装置较少，竞争者较少 据 2021 年中国消费者的国内外化妆品使用评价调查，尤其是在品牌外包装上存在一定的差距。花西子品牌包装定位准确，已经形成了“花”的概念，全方位渗透“国潮、东方美”把这些产品背后的故事串联，打造一个产品故事生态链，形成闭环 包装精美。注重颜值与美的提升，无论产品还是外观已经有立体互动方面的意识 包装设计能抓住 z 时代消费人群的需求，形成“国潮”集中群，能针对不同群体、不同平台，并把兴趣标签转化为个性、定制化包装产品变现 注重环保与天然安全感的理念 提倡跨领域的合作，抓住时代机遇进行包装设计 拥有用户共创意识，在文化、价值观上与年轻人同频共振，在兴趣内容上与用户共创 1.只有线上销售渠道，没有实体店，用户的信任感不足，不便于用户预先体验产品的真实价值 2.研发投入不高 3.包装设计面临同质化包装，过度表面包装设计，不能抓住用户深层次需求。面对其他同价位品牌包装的竞争，难以打造差异化优势 4.产品外包装难以迎合 Z 时代人群对多样化、兴趣、个性化消费需求，且产品包装以单一静态的包装产品为主，缺乏利用好科技，引起用户兴趣的互动体验感的产品以及装置 挑战 Threats 1.只有线上销售渠道，没有实体店，用户的信任感不足，不便于用户预先体验产品的真实价值 2.主攻低端品牌包装升级会抢占市场份额 3.资金压力大 4.国外成熟美妆竞争市场的风险 策略要点：1.在原有的基础上，深化花西子包装的定位优势，国风“中式美学”，江南西湖地域特色 2.搭乘科技与跨学科的范围，为花西子品牌包装升级 3.根据 Z 时代人群的消费趋势，心理需求做沉浸式互动体验感包装装置与品牌荷花记忆点，唯美的故事相结合，攻入市场，打造差异化包装 4.做线下沉浸式互动体验感包装装置。第 44 卷 S1 期 王军英，等：磁感应下响应式磁流体互动包装装置设计研究 465 4 磁感应下磁流体互动包装装置研究内容与技术 花西子品牌包装升级通过互动包装装置来实现，这款装置根据物理中“同性相斥异性相吸”的原理，以带有神秘感和趣味性的小实验的方式为主。具体分为两部分研究，装置内容：外部磁场磁源，比如永磁铁材质选择、磁感应强度、磁路轨迹、位置和永磁铁形状的研究；内部磁场响应式磁流体媒介，比如改变铁磁流体的表面性质实现形状的可编辑性、基底结构图形等的研究；实