使用代理模型逆向设计多组分胶体颗粒薄膜的干燥诱导组装
软凝聚态物质
2025-09-16 v1
摘要
通过干燥胶体颗粒悬浮液组装而成的薄膜，其性质敏感地依赖于颗粒本身和加工条件，这使得对其进行工程化设计颇具挑战。在本工作中，我们开发并测试了一种基于代理模型的逆向设计策略，以确定能产生目标薄膜结构的条件。我们考虑了一种双组分硬球胶体悬浮液，其可设计参数为颗粒尺寸、颗粒的初始组成以及干燥速率。薄膜干燥过程使用布朗动力学进行近似模拟。基于高斯过程回归（GPR）和切比雪夫多项式插值的代理模型在损失函数上进行训练，该损失函数由模拟的薄膜结构计算得出，用于指导设计过程。我们发现，仅使用少量损失函数样本，代理模型就能有效地进行近似和优化。GPR 模型通常比使用相当数据量训练的多项式插值模型略为精确，但多项式插值模型在计算上更为便捷。这项工作不仅对设计胶体材料具有重要意义，而且更广泛地作为工程化非平衡组装过程的一种策略。
引用
@article{arxiv.2509.10645,
title = {Inverse design of drying-induced assembly of multicomponent colloidal-particle films using surrogate models},
author = {Mayukh Kundu and Michaela Bush and Chris A. Kieslich and Michael P. Howard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.10645},
year = {2025}
}