磁流体在互动装置艺术中的应用.pdf

上海包装总第32 9 期2 0 2 3年第9 期D01I:10.19446/ki.1005-9423.2023.09.010.智能包装磁流体在互动装置艺术中的应用*张雪南京艺术学院传媒学院，江苏南京2 10 0 13摘要：互动装置艺术作为一种新兴的艺术形式，在创作和观赏过程中注重观众的参与和互动。磁流体技术作为一种创新的材料和技术手段，给互动装置艺术带来了更丰富的表现方式和艺术效果。介绍了磁流体和互动装置艺术的基本概念和特性，分析二者结合的可行性，接着探讨磁流体在互动装置艺术中的具体应用类型，并分析其对互动装置艺术的影响和推动作用。总结磁流体在互动装置艺术中的应用特征，得出未来艺术研究的方向，旨在拓展互动置艺术与物理学科的创新融合。关键词：磁流体；互动装置艺术；磁场；功能材料分类号：J5互动装置艺术是一种结合科技与艺术的创新表现形式，通过观众的参与和互动，打破了传统艺术的局限性，为观众带来了全新的艺术体验。在互动装置艺术的创作中，选择适合的材料和技术手段至关重要。磁流体技术因其独特的特性成为互动装置艺术创作中颇受关注的一种选择。本文根据磁流体的原理和形态，结合互动装置艺术的创作特点，探讨了磁流体在艺术中的应用类型与特征。1磁流体与互动装置艺术概述1.1磁流体的概念磁流体又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性，又具有固体磁性材料的磁性。磁流体是流动的铁磁流体，由纳米铁磁颗粒和特殊的液体（有机溶剂、水、油、酒精等）融合而成，呈现半固态状。尽管被称为铁磁流体，但收稿日期：2 0 2 3-0 8-2 5*基金项目：江苏省研究生科研与实践创新计划项目“学科交叉视角下互动装置艺术的应用一一基于磁流体的探究”(SJCX22_1024)作者简介：张雪，女，硕士在读，研究方向为数字媒体艺术。其本身并不表现铁磁性，而是在磁场的影响下，可以如液体一样流动。当外界施加磁场时，磁流体呈现出多样的形态和行为，具有可控性、可变形性、磁响应性等特征。其原理基于磁性颗粒与外磁场的相互作用，从而实现对磁流体的可控操纵。磁流体易于制备的特征使该技术应用范围广阔，在教育领域，可以利用磁流体装置来生动地展示物理原理；在医学领域，可以利用磁流体进行组织工程和药物输送等方面的研究。此外，在艺术创作中的应用也体现了其作用，艺术家利用磁流体的特性设计出互动装置艺术作品，为磁流体与互动装置的结合提供了内在关联。1.2互动装置艺术的概念互动装置艺术是在装置艺术的基础上，结合科技手段形成互动体验的艺术形式。在特定的场域空间内，由艺术家进行材料的组合装配，并配有互动组件形成的作品。在互动装置艺术作品中，观众也是作品的一环，观众参与装置，使互动组件接收信号并上传至计算机形成视觉信息，引发装置的动态变化。在新媒体艺术展中，由于展览的公共性、多人可互动的需求、视觉效果变化突出等原因，互动投影装置作品成为主要的体验类型。1.3磁流体在互动装置艺术中的应用可行性尽管磁流体的研究主要集中在物理学、力学、材料学等领域，但在新媒体艺术展涌现的当下，磁流体形式设计逐渐成为一种趋势。在互动装置艺术创作中，磁流体的设计主要以互动科普展品的形式出现。磁流体这种具有独特的磁性和液态性质的特殊液态材料，为艺术家提供了全新的表现形式和艺术交互的灵感，能给观众留下深刻的视觉体验。根据磁流体的可控性，艺术家可以利用磁场控制磁流体的运动轨迹，形成流动的变化形态，创造出别具一格的艺术效果。此外，根据磁流体的磁响应性，可以改变磁场的强度和方向，实现对磁流体液体的模拟与操控，加深观众与作品之间的互动。总之，磁流体为艺术家展示了无限的创作可能性，观众不再是被动的观看者，而是成为创作者31智能包装2023年第9 期总第3 2 9 期上海包装与作品之间的连接点，他们的动作与声音影响着磁流体的形态，也成为艺术作品的一部分 2。2石磁流体在互动装置艺术中的应用类型在学科融合的当下，新型的智能材料逐渐出现在艺术作品之中，其中具有变化特性的磁流体被艺术家发现，并用于互动装置艺术创作中3。磁流体的视觉变化受磁场的强度影响，磁丘越高，磁流体表面张力越大，磁流体形态变化越大，从而形成独特的肌理磁流体中的特殊溶液可以添加颜色，能形成情感联想。随着研究的深入，磁流体在艺术创作中从平面走向立体、由静态到动态，体现了艺术与物理材料的连接。2.1磁流体装饰互动装置磁流体互动装饰是在传统装饰设计中加入磁流体这一特殊动态材料，通过观众的使用产生互动体验。基于磁流体的流体状态的变化性进行装饰设计，并通过磁力感应技术实现磁场变化，使磁流体产生跳动、晕开、分裂、重叠、闪烁等效果。将磁流体应用于墙面、家具、灯具等装饰元素上，可以创造出动感与趣味性。另外，也可以根据不同的需求进行定制，满足个性化的装饰需求。例如，荷兰设计师泽夫科尔曼设计了磁流体时钟，将磁流体的自然流动属性结合精确的磁力系统形成可识别的数字符号，并且在流动的过程中体现了时间的属性。在国内，针对某美妆品牌的互动包装装置，用户通过永磁铁移动翻转等操作，与基底下衬的特定形状永磁铁相互作用，分离铁磁性液滴（FLD），再利用编程控制形成特定形状，产生荷花在波动的水面生长绽放的场景，并与原有剪纸包装相结合，再现西湖场景。可见，磁流体互动装饰设计的应用已经展开，通过磁力技术和流体材料的设计，可以创造出具有互动性和变化性的装饰效果。2.2磁流体雕塑互动装置根据磁流体的可变性与可控性，在雕塑内部注人磁流体或在表面附着磁流体，并加上适合的磁场。而磁场的强度变化，能引起雕塑中磁流体运动并产生形变，使雕塑的造型发生变化，形成互动雕塑。此外，利用磁流体制作磁悬浮雕塑，当磁场工作时，雕塑装置会悬浮在空中，随着磁场强度的影响可以发生旋转、平行变化，营造出神秘而迷人的氛围。其中互动性的设计，当人们靠近或触摸时，磁场会发生改变，从而改变雕塑的形态和外观，给观众带来即时参与感和互动性。在设计磁流体互动雕塑作品中，磁场作为影响32装置造型的主要元素，装置的构成要选择具有稳定磁性的铁或钢材，保证雕塑的基本形态和磁流体充分结合，在雕塑原本材料基础上混合铁磁颗粒，再配合溶液，使整体装置动态化，互动过程更为清晰。另外，在雕塑局部添加磁流体，可以使部分元素动态化，局部的互动让观众更为深切地感受装置的磁场力。另外，在设计过程中，需要考虑雕塑交互的安全性，确保雕塑的互动过程和材料对观众和环境都是安全无害的 5。2.3磁流体绘画互动装置磁流体由纳米铁磁颗粒和特殊的液体（有机溶剂、水、油等）融合而成，而铁磁颗粒的黑色属性与其在磁场作用下可以变形和流动，这种可控制的流动性使磁流体成为互动绘画装置的理想介质，被艺术家加以设计形成了绘画的互动元素。例如，在互动绘画装置星池中，艺术家将铁磁颗粒与溶液进行配比设计，让磁流体呈现传统水墨画形式，磁流体放置在大约长150cm、宽6 0 cm、高30 cm的玻璃展台上，作为画卷。装置外部包裹一圈红木，赋予装置中国画意境美。观众手持磁铁制成的画笔，在玻璃画卷上恣意画出线条，玻璃展台中的磁流体紧跟着磁铁画笔运动，形成水墨的笔触效果，如同在画一幅山水画。作者用磁流体作为展示材料，将中华传统文化进行数字化表达，让更多的观众能拿起画笔去诠释中华传统艺术。2.4磁流体声音互动装置磁流体形态和运动轨迹受到磁场中磁力线的分布影响能产生律动的效果，与声音中的频率、节奏、响度相呼应，结合互动组件可以形成声音互动装置，通过声音的频率转化成磁场能量，从而控制磁流体的走向。磁流体形态的振动频率与音高皆是由频率的大小决定的，且频率同音高成正比，二者性质相似，形成映射关系。磁流体的磁丘形态可以体现音强，反映声音强弱的变化，随着磁流体形态的变化增大，发音体的振幅增大，声音增强。此外，磁丘的高度和大小有最大值，磁丘数目与磁丘大小呈反比，随着磁流体形态变化达到最大值，磁丘的高度将达到仪器规定的最高值，磁丘大小达到最小，磁丘数目则达到最多 。在设计中，可以采集观众的声音，识别其分贝，在固定声音分贝段中设定对应的磁力线数值，进而在每一个声音波段中都有对应的磁流体形态发生改变，形成有节奏的律动。研究声音可视化的德国CYMATICS实验室，设计了一系列声音互动装置，观众对着麦克风发声时，就会出现专属的声波图像。作品使用了沙、水、上海包装总第32 9 期2 0 2 3年第9 期智能包装火、电、铁磁流体、等离子球等受声波影响产生震声的材料，记录其在同一声波下变化的程度。磁流体声音装置与音乐艺术相结合，使观众在欣赏音乐的同时，也能看到磁流体随着音乐的演奏而变化。3石磁流体在互动装置艺术中的应用特征互动装置艺术是在装置艺术的基础上产生的，由于磁流体在艺术装置中的应用还可以扩展到交互性和科技感的展示上，利用各类传感器和编程技术，根据观众的互动行为实时改变磁流体的形态和分布，与观众产生互动和对话，营造一种具有科技色彩和魅力的艺术体验。重庆大学团队设计的作品磁流体演示仪（见图1），获得了2 0 2 1年度德国红点设计大奖“最佳设计奖”的荣誉，设计成员由重庆大学艺术学院副教授夏进军、范正妍与重庆大学光电工程学院副教授谢磊共同组建。磁流体演示仪通过设计团队多年的跨学科合作，巧妙地通过控制磁性液体的磁致相变效应，实现对语音、面部表情、音乐的实时模拟与互动演示，多元的科普演示和互动模式可以提升用户的体验感与参与度。该作品呈现了多样的互动形式，包括语音识别和面部表情识别。其中，语音识别将观众的声音信号进行采集转化成磁力的强度，进而影响磁流体跳动的频率。面部表情识别采用摄像头或图像传感器对人脸进行采集，标定关键点的位置识别出人脸的轮廓、眼球、嘴巴等特征进行对比。运用语音识别、面部表情识等互动技术，可以更好地提升观众的体验感与参与度。4结语磁流体技术在互动装置艺术中的应用体现了新文科、新工科交叉融合发展的优势，为艺术家提供了更多的表现方式，丰富了互动装置艺术的形式与内涵，提升了观众的参与度和艺术体验，引领了跨学科的实践。未来，随着科技的不断进步，磁流体技术在互动装置艺术中的应用将会有更多的突破和创新，带来更深层次的审美体验。参考文献1戴荣坤,陈一镖,黄串,等.新型磁性液体性能研究装置设计 .载人航天,2 0 17,2 3(3):37 0-37 4.2王军英，下一丁.磁感应下响应式磁流体互动包装装置设计研究 1包装工程,2 0 2 3,44(增刊1):46 2-46 8.3李冰.数字时代下的互动装置艺术应用研究 .家具与室内装饰,2 0 2 1(2):15-17.4邵俊翔,利江,互动装置艺术在环境展示空间设计中的应用 .环境工程,2 0 2 2,40(2):32 2-333.5陈晨.具有旋转效应的磁流体力学解的存在性研究 D.石家庄：河北师范大学,2 0 2 3.6】王硕.媒体空间中互动装置的设计研究 D.武汉：华中师范大学,2 0 2 2.7迟奕晗.禅意水墨在磁流体装饰设计中的应用研究 D.上海：上海工程技术大学,2 0 2 0.8范正妍，杨婧.联觉效应下音乐感知与磁流体形态设计通感要素研究 .包装工程,2 0 2 3,44(增刊1):9-14.CertificateHed Dot:Best of the BestMagneti:FuidDemnonstration Device图1磁流体演示仪（图片来源：https:/