Динамические материалы, внедряемые в изделия для достижения регулируемых характеристик физической проницаемости

Динамические материалы, внедряемые в изделия для достижения регулируемых характеристик физической проницаемости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Динамические материалы - это материалы, которые способны изменять форму в ответ на стимулирующее воздействие. Стимулирующее воздействие может быть в форме тепловой энергии (или недостатка ее), содержания влаги (или недостатка ее), света (или недостатка его), электрического тока (или недостатка его), магнитного влияния (или недостатка его); возможны и другие формы стимулирующего воздействия.

Сущность изобретения

Аспекты данного изобретения относятся к системам и способам внедрения динамических материалов в изделия для достижения регулируемых физических характеристик (например, эстетических, функциональных). Например, в ответ на тепло человеческого тела, динамический материал может изменять форму, чтобы обеспечить дополнительную проницаемость или полость в предмете одежды. Аналогично, в ответ на присутствие влаги, предмет одежды может закрывать вентиляционный проем, предотвращая проникновение дождя во внутреннюю часть этого предмета. Кроме того, предполагается, что материал с изменением формы может изменять форму, оказывая влияние на геометрическую структуру изделия в целом (например, на выступы, впадины, вентиляционные проемы и т.д.).

Этот раздел «Сущность изобретения» представлен для того, чтобы ввести в упрощенной форме ряд понятий, которые будут дополнительно описаны ниже в разделе «Подробное описание». Этот раздел «Сущность изобретения» не предназначен для определения ключевых признаков или существенных признаков заявляемого объекта и не предназначен для использования при определении объема притязаний согласно заявляемому объекту.

Краткое описание чертежей

Ниже приводится подробное описание иллюстративных вариантов осуществления данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, которые включены сюда посредством ссылки, и при этом:

на фиг. 1 изображен возможный реакционноспособный участок материала, содержащий материал основы и реакционноспособную структуру, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 2 изображена возможная реакционноспособная структура, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 3-7 изображена возможная конструкция в активном состоянии, использующая реакционноспособную структуру и не реакционноспособную структуру, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 8 изображен динамический материал, внедренный в тканый материал, имеющий множество нитей утока и нитей основы, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 9 изображен тканый материал, имеющий программируемую деформацию, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 10А–10C изображены изменяемые отверстия на выбранном участке одежды в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 11A-12B изображены возможные электрически активируемые полимеры (ЭАП), которые можно использовать в одном или нескольких предполагаемых здесь аспектах;

на фиг. 13 изображена структура с изменением формы, которая заполняет междоузельные пустоты в ответ на прикладываемое стимулирующее воздействие, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 14 изображен вид в плане геометрического материала в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 15 изображен вид в перспективе элементов из полимера с памятью формы согласно фиг. 14, простирающихся в первом направлении, и других элементов из полимера с памятью формы, простирающихся в противоположном направлении, в соответствии с аспектами данного изобретения; и

на фиг. 16-19B изображена концепция рефлекторного вентиляционного проема, предусматривающая использование динамических материалов для открывания и закрывания структуры рефлекторного вентиляционного проема, внедряемой в изделие, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 20 изображена возможная ауксетическая структура сформированных и ориентированных участков динамического материала на материале-носителе в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 21 изображена ауксетическая структура, имеющая позиционирующие линии относительно рисунка, аналогичная ауксетической структуре, рассмотренной на фиг. 20, для иллюстрации ориентации и размещения участков динамического материала друг относительно друга с целью достижения желаемого изменения в направлении Z в ответ на стимулирующее воздействие в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 22 изображен возможный треугольник зависимости, который описывает зависимость участков динамического материала в ауксетической структуре в первом состоянии и во втором состоянии, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 23 изображена ауксетическая структура в объемном состоянии, образованная из участков динамического материала и материала-носителя, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 24 изображена ауксетическая структура в объемном состоянии, аналогичная тем структурам, которые рассмотрены на фиг. 20, 21 и 23, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 25 изображена альтернативная ауксетическая структура с материалом-носителем и множеством участков динамического материала в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 26 изображен объемный вид в перспективе ауксетической структуры, имеющей рисунок динамических материалов, аналогичный тем, которые изображены на фиг. 25, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 27 изображен объемный вид в перспективе ауксетической структуры, имеющей рисунок динамических материалов, аналогичный тем, которые изображены на фиг. 25, со стороны поверхности, противоположной той, которая рассмотрена на фиг. 26, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 28 изображен возможный рисунок для ауксетической структуры, имеющей участки динамического материала, образующие простые изгибы, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 29 изображена ауксетическая структура согласно фиг. 28 в частично объемном состоянии в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 30 изображена ауксетическая структура согласно фиг. 28 в объемном состоянии в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 31 изображен возможный участок динамического материала в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 32 изображено сечение участка 3000 динамического материала вдоль линии 32-32 сечения в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 33 изображено сечение участка 3000 динамического материала вдоль линии 33-33 сечения в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 34 изображен участок динамического материала в соответствии с аспектом данного изобретения;

на фиг. 35 изображено сечение участка динамического материала вдоль линии 35-35 сечения в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 36 изображено сечение участка динамического материала вдоль линии 36-36 сечения в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 37A-37D изображено возможное расположение участка динамического материала, отклоняющего материала, и одного или нескольких материалов-носителей, в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 38 изображен ряд сегментов динамических материалов в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 39 изображена движимая проницаемая структура из динамического материала в «закрытой» ориентации в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 40 изображена движимая проницаемая структура из динамического материала в «открытой» ориентации в соответствии с аспектами данного изобретения;

на фиг. 41 изображено сечение вдоль линии 41-41 сечения согласно фиг. 40 в соответствии с аспектами данного изобретения; и

на фиг. 42 изображена движимая проницаемая структура из динамического материала в открытом состоянии в соответствии с аспектами данного изобретения.

Подробное описание изобретения

Предмет вариантов осуществления данного изобретения описывается здесь с конкретностью, позволяющей удовлетворить предусмотренным законом требованиям. Вместе с тем, само описание не предназначено для ограничения объема притязаний этого патента. Наоборот, авторы изобретения предполагают, что заявляемый объект также можно было бы воплотить иными путями, с включением в него отличающихся элементов или совокупностей элементов, аналогичных тем, которые описаны в этом документе, в сочетании с другими современными или будущими технологиями.

Аспекты данного изобретения относятся к системам и способам введения динамических материалов в изделия для достижения регулируемых физических характеристик (например, эстетических, функциональных). Например, в ответ на тепло человеческого тела, динамический материал может изменять форму, чтобы обеспечить дополнительную проницаемость и/или полость в предмете одежды. Аналогично, в ответ на присутствие влаги, предмет одежды может закрывать вентиляционный проем, предотвращая проникновение дождя во внутреннюю часть этого предмета. Материал с изменением формы может изменять форму, оказывая влияние только на некоторый конструктивный элемент, сформированный из материала с изменением формы. Кроме того, предполагается, что материал с изменением формы может изменять форму, что влияет на геометрическую структуру изделия в целом (например, на выступы, впадины, вентиляционные проемы и т.д.).

Предполагается многообразие механизмов, материалов, и приложений материалов. Помимо этого, можно использовать любую совокупность механизмов, материалов и/или приложений материалов. Даже если здесь в явном виде приводится лишь одна конкретная совокупность, понятно, что можно воплотить и предположить многообразие альтернативных вариантов осуществления. Например, даже когда полимер с памятью формы описывается в связи с применением печатной краски для формирования отверстия регулируемого размера, предполагается, что в качестве альтернативной компоновки можно использовать магнитный реакционноспособный или электрически активируемый материал. Кроме того, предполагаются также другие материалы, не рассматриваемые здесь явно. Например, хотя внимание в частях нижеследующего описания может быть явно сосредоточено на веществе, подобном полимеру, предполагается, что его можно заменить любым потенциально динамическим материалом (например, металлическим, органическим или природным). Помимо этого, механизмы, о которых здесь идет речь, являются лишь возможными по своему характеру, а не ограничительными. Наоборот, механизмы, упоминаемые здесь явно, должны обеспечить ориентир в поиске потенциальных приложений одного или нескольких материалов для создания ориентированного на окружающую среду механизма. Поэтому здесь, предполагаются и предлагаются дополнительные механизмы.

Материалы, варианты нанесения материалов и/или механические структуры, предусматриваемые здесь, предполагаются - в возможном аспекте – как введенные в одно или несколько изделий. Изделие представляет собой предмет одежды (например, предмет нижнего белья, рубашка, домашние штаны, носок, шляпа, перчаточное изделие и т.д.), обуви (например, туфля, ботинок, сандалия), подкладки или средства индивидуальной защиты, декоративные элементы, уличная одежда (например, пальто, плащ и т.д.), и т.п. Поэтому предполагается, что термин «изделие» включает в себя любой компонент, который человек носит или использует и который может реагировать на одно или несколько стимулирующих воздействий, изменяя - в возможном аспекте - характеристики в результате стимулирующего воздействия.

Материалы

Динамические материалы, предположительно обеспечивающие один или несколько потенциально физических ответных откликов, включают в себя, но не в ограничительном смысле, полимеры с памятью формы, сплавы с памятью формы, электрически активируемые полимеры, магнитные реакционноспособные материалы и т.п. Как обсуждалось ранее, предусматриваются дополнительные материалы, способные реагировать на одно или несколько стимулирующих воздействий. Например, предполагается, что материал, реагирующий на тепловую энергию (или тепло, генерируемое в ответ на стимулирующие воздействия), приводит к физическому изменению формы. Примерами альтернативных материалов являются те, в которых магнитное стимулирующее воздействие преобразуется в тепловую энергию, которая, в свою очередь, вызывает физическое изменение. Аналогично, предполагается, что возможен материал, эффективный для приема энергии в форме световой энергии, затем преобразуемой в тепловую энергию, для которой физическое изменение является откликом.

Полимер с памятью формы («ППФ») - это материал, который, когда прикладывается стимулирующее воздействие, снова возвращается по меньшей мере к одной запрограммированной форме. Запрограммированная форма - это образование (двумерное или трехмерное), которое материал запрограммирован формировать без конкретных манипуляций с ним человека или - в ином случае - машины. Например, ППФ может быть полосой шириной 25,4 мм (1 дюйм), длиной 76,2 мм (3 дюйма) и толщиной 0,794 мм (1/32 дюйма) из полимерного материала, который имеет запрограммированную форму пружинообразной спирали. В этом примере, когда к материалу, представляющему собой ППФ, прикладывают внешнее стимулирующее воздействие, такое, как тепловая энергия, этот материал выходит из текущей формы (например, плоской ленты) в запрограммированное состояние (например, пружинообразной спирали) без физической манипуляции с ним или иных формообразующих процессов. Следовательно, ППФ можно рассматривать как имеющий по меньшей мере две формы - первую форму, являющуюся запрограммированной формой, которую ППФ попытается принять, когда прикладывается конкретное стимулирующее воздействие, и вторую форму, являющуюся формой, отличающейся от первой формы.

Стимулирующие воздействия, которые предполагаются заставляющими такой материал, как ППФ, возвращаться к запрограммированной форме, могут представлять собой тепловую энергию (например, тепло), состояние пониженной тепловой энергии (например, холод), свет, влагу, электрическую, магнитную и другие формы энергии (недостаток энергии) и условия окружающей среды. В возможном аспекте, предполагается, что стимулирующее воздействие связано с телом человека. Например, предполагается, что изменения температуры кожи и/или влагосодержания являются стимулирующими воздействиями, достаточными для изменения формы ППФ со второй на первую, запрограммированную. В возможном аспекте, предполагается, что ППФ стимулируют к переходу из второго состояния в первое состояние в диапазоне температур от 30 градусов по Цельсию до 40 градусов по Цельсию. Также предполагается, что ППФ может иметь эффективную зону тепловой реакционной способности, которая находится в пределах окна размером 3 градуса по Цельсию. Например, когда температура кожи человека изменяется от 34 градусов по Цельсию до 37 градусов по Цельсию в течение периода физической активности, ППФ реагирует посредством изменения от второй формы (например, предусматривающей наличие закрытых отверстий, наличие характеристик большей полости) к первой запрограммированной форме (например, предусматривающей наличие открытых отверстий, наличие характеристик меньшей полости). Предполагаются и другие диапазоны температур. Также предполагается стимулирующее воздействие любого типа.

Хотя вышеизложенное описание ППФ сосредоточено на материале, который может принимать два положения (например, имеющем запрограммированную форму и любую другую форму), предполагается, что можно использовать ППФ, который может принимать три или более форм. Например, предполагается, что можно использовать ППФ, имеющий первую запрограммированную форму при первой температуре, вторую запрограммированную форму при второй температуре, и третью форму при всех остальных температурах ниже второй температуры. Полимер, который может принимать несколько запрограммированных форм, можно формировать из композиционного материала, включающего в себя два или более ППФ, имеющих разные температуры проявления реакционных способностей или выполненных с возможностью подвергаться стимулирующему воздействию, имеющему разные интенсивности. Использование полимера, который может принимать несколько запрограммированных форм, может обеспечить не бинарный эффект, вследствие чего - в возможном аспекте - может быть достигнута повышенная степень управления манипулированием формой.

В других возможных аспектах, материал, используемый для воплощения одной или нескольких концепций функционирования, предусматриваемых здесь, может реагировать на электронный входной сигнал, что будет подробнее рассмотрено ниже применительно к фиг. 11A-12B. Также предполагается, что материал может быть реагирующим на магнитный входной сигнал, таким, как магнитный реакционноспособный материал. Как обсуждалось ранее, также - как приемлемые варианты для одного или нескольких предусматриваемых здесь аспектов - предполагаются альтернативные материалы.

В возможном аспекте данного изобретения, в материале, который может принимать два положения (или может принимать больше положений) возможно использование отклоняющего материала для ускорения возврата в первое состояние из второго состояния при снятии стимулирующего воздействия. Например, ППФ, который переходит из объемного состояния в более плоское состояние по мере увеличения температуры, может возвратиться в первое объемное состояние с помощью наслаиваемого или иным образом связываемого отклоняющего материала. В возможном аспекте, сила, прикладываемая ППФ (или любым динамическим материалом), может быть большей, чем сила механического сопротивления, прикладываемая отклоняющим материалом, и это позволяет ППФ преодолевать сопротивление, обеспечиваемое отклоняющим материалом, когда прикладывают стимулирующее воздействие достаточной интенсивности. Поэтому предполагается, что можно выбирать отклоняющий материал и манипулировать им, регулируя интенсивность ответного стимулирующего воздействия, что вызывает изменение размера ППФ. Эта регулируемость обеспечивает способность настраивать динамический материал на отклик на конкретные диапазоны стимулирующих воздействий (например, определенные диапазоны температуры тела). Отклоняющий материал можно сформировать из любого материала, такого, как динамический материал, имеющий некоторый диапазон откликов на разные стимулирующие воздействия. Также предполагается, что отклоняющий материал может быть нединамическим материалом. Кроме того, отклоняющий материал можно выбрать из некоторого количества подходящих материалов, таких, как композиционные материалы, полимеры, органические материалы, металлические материалы и т.п.

Отклоняющий материал можно наслаивать вместе с динамическим материалом, можно выполнять как единое целое с динамическим материалом, можно располагать вблизи динамического материала и т.п. Например, на фиг. 37A-37D изображено возможное расположение участка динамического материала, отклоняющего материала и одного или нескольких материалов-носителей в соответствии с аспектами данного изобретения.

На фиг. 37A изображен материал-носитель 3702, имеющий динамический материал 3704, расположенный на первой поверхности, и связанный с ними отклоняющий материал 3706 на противоположной поверхности. На фиг. 37B изображен материал-носитель 3708, имеющий отклоняющий материал 3712 и динамический материал 3710, расположенные на общей поверхности. Хотя отклоняющий материал 3712 изображен на фиг. 37B между материалом-носителем 3708 и динамическим материалом 3710, предполагается, что отклоняющий и динамический материалы могут быть расположены в альтернативной взаимосвязи. На фиг. 37C изображены первый материал-носитель 3714 и второй материал-носитель 3720, имеющие между собой отклоняющий материал 3718 и динамический материал 3716. И, наконец, на фиг. 37D изображен материал-носитель 3722 и второй материал-носитель 3726, поддерживающие между собой динамический материал 3724 (или - в альтернативном аспекте - отклоняющий материал). В этом возможном аспекте, отклоняющий материал 3728 расположен на поверхности второго материала-носителя 3726, противоположной той, где находится динамический материал 3724. Предполагается, что в аспектах данного изобретения можно осуществить различные расположения материалов-носителей, динамических материалов и отклоняющих материалов.

Поэтому предполагается, что динамический материал в ответ на стимулирующие воздействия возвращается к одной геометрической конфигурации (например, в первое состояние) из отличающейся геометрической конфигурации (например, из второго состояния). Отклоняющий материал может обеспечивать силу сопротивления, которая заставляет отклоняющий материал переходить во второе состояние, когда не обеспечивается достаточный уровень стимулирующего воздействия. Предполагается, что отклоняющий материал обеспечивает приложение к динамическому материалу (и другим компонентам изделия) силы, величина которой достаточна для изменения формы динамического материала на вторую форму. Вместе с тем, когда обеспечиваемое стимулирующее воздействие превышает порог уровня равновесия, динамический материал прикладывает силу, которая больше, чем сила, обеспечиваемая отклоняющим материалом. В этот переломный момент стимулирующего воздействия, форма динамического материала изменяется, становясь соответствующей первому состоянию. При снятии стимулирующего воздействия (или уменьшении его ниже порогового уровня), отклоняющий материал прикладывает увеличенную силу к динамическому материалу для возврата во второе состояние. В результате, динамический материал, который может принимать одно-единственное состояние (т.е., имеющий одну-единственную изученную геометрию), можно - в возможном аспекте - выполнить так, что он достигнет функциональной возможности приобретения двух состояний.

Нанесение материалов

Безотносительно материала, используемого для влияния на форму в ответ на одно или несколько стимулирующих воздействий, предполагается, что нанесение материала возможно множеством способов. Например, предполагается, что материал можно надпечатывать на изделие (или на подкладочный материал, входящий в состав изделия), наносить как слоистый материал на изделие (или на подкладочный материал), внедрять в материал (например, тканый, вязаный материал) на уровне волокон и/или внедрять в материал на уровне пряжи или нитей. В рамках объема притязаний данного изобретения предполагаются и другие способы внедрения материала в изделие.

Надпечатывание материала с изменением формы обеспечивает гибкий способ нанесения, который можно осуществить с помощью ряда технологий. Например, предполагается, что динамический материал, такой, как ППФ, может быть в форме полиуретановой жидкости, которую можно надпечатывать на сформированное изделие или на материал, не являющийся ППФ, который будет введен в формируемое изделие. Процесс надпечатывания можно проводить методом трафаретной печати, традиционно используемым для нанесения нефункциональных печатных красок. Также предполагается, что для избирательного нанесения печатной краски на основе ППФ можно использовать управляемый компьютером принтер (например, принтер струйного типа).

Надпечатывание ППФ можно проводить на двумерной поверхности. В этом примере, если желательная запрограммированная форма несколько отличается от двумерной формы, предполагается, что материал, на который надпечатывают ППФ, можно затем разместить на технологической форме (например, трехмерной форме), имеющей желательную запрограммированную форму для «обучения» ППФ этой желательной запрограммированной форме. Как говорилось ранее, обучение запрограммированной форме может включать приложение к ППФ стимулирующего воздействия, эквивалентного тому, которое будет использоваться для предписания ППФ вернуться к запрограммированной форме, или большее. Например, когда стимулирующим воздействием является тепловая энергия, ППФ может научиться принимать запрограммированную форму при температуре, большей, чем температура, при которой материал возвращается к запрограммированной форме от альтернативной формы. Вследствие этого, предполагается, что технологическая форма, на которую помещают надпечатываемый ППФ, может обеспечить тепловую энергию, необходимую для того, чтобы научить форме. Также предполагается, что для приложения необходимого стимулирующего воздействия, вызывающего «регистрацию» запрограммированной формы полимером с памятью формы (ППФ), можно использовать внешний источник тепловой энергии (например, печь).

Также предполагается, что печатную краску на основе ППФ можно надпечатывать на материал, имеющий запрограммированную форму. Например, материал, на который помещают печатную краску, можно поместить на трехмерную форму до надпечатывания и когда она уже имеет нанесенный надпечатываемый материал. Поэтому, предполагается, что один или несколько участков надпечатываемого материала с печатной краской на основе ППФ надпечатывают на относительно двумерной поверхности, а потом последовательно программируют желаемую форму или надпечатывают на трехмерную поверхность в желаемой запрограммированной форме.

В возможном аспекте предполагается, что печатная краска на основе ППФ может быть полиуретановым материалом, который наносят в состоянии, подобном жидкому. После нанесения печатной краски на основе ППФ в состоянии, подобном жидкому, можно применить процесс закрепления, который приводит к закреплению печатной краски на основе ППФ с переходом ее в не жидкое состояние. Процесс закрепления можно проводить при температуре, которая также приводит к тому, что печатная краска на основе ППФ обучается желаемой форме. Иными словами, печатную краску на основе ППФ можно закреплять и программировать в ходе обычного процесса.

Одна или несколько предусматриваемых здесь механических структур могут обуславливать использование различных геометрических конфигураций. Например, ниже будет рассмотрена структура, подобная клетке, имеющая низкую упругость и геометрическую структуру ППФ внутри структуры, подобной клетке. В этом примере, структуру, подобную клетке, можно сформировать посредством процесса печати с использованием печатной краски или материала первого типа совместно с первым трафаретом в процессе трафаретной печати. Геометрическую структуру можно также печатать с материалом ППФ, пользуясь вторым трафаретом в процессе трафаретной печати. Поэтому предполагается, что можно наносить на общее изделие множество функциональных структур за счет использования последовательных трафаретов.

Предполагается, что второе нанесение материала является нанесением листообразного материала, такого, как слоистый материал. В возможном аспекте, ППФ представлен в листообразной форме, предусматривающей возможность нанесения на изделие. Например, многослойную структуру, сформированную с помощью ППФ, можно сцеплять с изделием, прикладывая тепло и/или давление. Процесс сцепления, во многом подобный рассмотренному во время вышеизложенных рассуждений касательно закрепления печатной краски, можно осуществлять в условиях, которые обеспечивают как сцепление слоистого материала, так и обучение желаемой форме.

Слоистый материал можно наносить на изделие как однородный лист. Кроме того, если желаемый геометрический рисунок, который не является равномерным по своей природе, можно реализовать посредством таких операций, проводимых после нанесения, как резка (например, ножом, высекающим штампом, лазером), наложение маски (например, наложение негативной маски, наложение позитивной маски), и посредством других методов. В качестве альтернативы предполагается, что слоистый материал можно формировать, придавая ему желаемый геометрический рисунок до нанесения на нижележащее изделие. Например, как будет рассмотрено выше, из листообразного материала посредством резки, наложения маски или других операций, выполняемых до нанесения, можно сформировать подобную решетке структуру.

Аналогично предыдущим обсуждениям обучения печатной краски на основе ППФ, предполагается, что материал ППФ, представляющий собой слоистый материал, можно наносить двумерным образом, а потом последовательно придавать ему желаемую трехмерную форму в целях обучения. Также предполагается, что материал ППФ, представляющий собой слоистый материал, можно наносить на изделие в желаемой запрограммированной форме. В еще одном аспекте предполагается, что материал ППФ, представляющий собой слоистый материал, программируют на достижение желаемой формы до нанесения на нижележащее изделие, когда сцепление слоистого материала с нижележащим изделием не влияет на обучение форме слоистого материала ППФ.

Предполагается, слоистый материал на основе ППФ можно формировать послойно, так что первый слой является материалом ППФ. Второй слой может быть слоем клея. Следовательно, бороздчатый слой позволяет сцеплять материал ППФ с изделием без необходимости избирательного нанесения сцепляющих агентов (например, клея) на изделие. Помимо этого, предполагается, что слоистый материал - в возможных аспектах, о которых здесь идет речь, - можно называть теплопередающим.

Третье нанесение материала, предусматриваемое здесь, происходит на уровне волокон. Уровень волокон отличается от уровня пряжи, который будет рассмотрен ниже применительно к четвертому нанесению материала. В возможном аспекте, объединяют множества волокон для формирования структуры нитей. Термин «пряжа» охватывает термины-аналоги, такие, как нити, шнур, струна и другие структуры, более макроскопические (по отношению к структуре на уровне волокон), используемые для формирования тканых, вязаных и иных структур, подобных текстилю.

Нанесение материала на уровне волокон предусматривает внедрение волокон, имеющих одинаковые характеристики, в подобную пряже структуру. Аналогично, нанесение материала на уровне волокон также предусматривает внедрение двух или более волокон, имеющих разные характеристики, в подобную пряже структуру. Например, подобную пряже структуру можно сформировать путем коррекции количества и типа нитей, имеющих разные характеристики (например, температуру, при которой активируется запрограммированная форма). Кроме того, совокупность волокон, имеющих желаемые характеристики с точки зрения перспективы изделия (например, упругость, ширина, прочность, ударная вязкость, отталкивание, тепловая инерционность, влагорегулирование и т.п.), можно объединять с волокнами, приводящими к реакции, подобной реакции ППФ, на одно или несколько стимулирующих воздействий.

Волокно можно формировать путем экструдирования материала ППФ в приемлемый размер для внедрения как волокна в одну или несколько макроструктур. Также предполагается, что материал ППФ можно наносить на волокно материала, не являющегося ППФ. Например, волокно материала, не являющегося ППФ, можно протаскивать через раствор ППФ, чтобы пропитать это волокно материалом ППФ. Аналогично, предполагается, что на волокно материала, не являющегося ППФ, можно наносить порошковый материал ППФ, что также приводит к внедрению ППФ на или в волокно материала, не являющегося ППФ.

Четвертое нанесение материала, как говорилось ранее, дает подобную пряже структуру. Подобная пряже структура (именуемая далее пряжей) охватывает термины-аналоги, такие, как нити, шнур, струна и другие структуры, более макроскопические (по отношению к структуре на уровне волокон), используемые для формирования тканых, вязаных и иных структур, подобных текстилю. Следовательно, как обсуждалось выше применительно к нанесению материала на уровне волокон, предполагается, что пряжу можно экструдировать целиком или частично из материала ППФ. Также предполагается, что материал ППФ можно наносить на пряжу материала, не являющегося ППФ, целиком или частично. Например, отдельные участки волокон можно внедрять в пряжу, которая является материалом ППФ, а другие участки при этом не имеют основой материал ППФ. Кроме того, пряжа может иметь раствор или порошок ППФ, наносимый на пряжу для придания ей характеристик ППФ.

При нанесении материала как на уровне волокон, так и на уровне пряжи, предполагается, что изделие формируют целиком или частично из пряжи или волокна (волокон), обладающей или обладающего (обладающих) характеристиками ППФ. Например, предполагается, что изделие формируют из текстиля, включающего в себя тканое волокно или пряжу из ППФ. Кроме того, изделие можно формировать посредством процесса вязания, имеющего пряжу или волокно (волокна) из ППФ одного или нескольких типов. Помимо этого, пряжу или волокно из ППФ можно наносить, вшивать, вдевать, вставлять или иным образом внедрять в изделие до, во время или после обработки.

Поэтому здесь предполагается ряд способов введения динамических материалов в состав изделия. Независимо от того, используется ли впечатывание, наслаивание, внедрение волокон и/или внедрение пряжи, предполагается, что в одном или нескольких аспектах можно использовать любое варьирование и сочетание материалов.

Механические структуры

Теперь делается обращение к чертежам, где изображены возможные механические структуры, предусматривающие различные материалы, нанесение материалов и физические компоненты для достижения движения динамических материалов с физическими изменениями, обуславливаемыми одним или несколькими стимулирующими воздействиями. Нижеследующие механические структуры являются возможными по своему характеру, а не ограничивающими объем притязаний согласно представляемым концепциям. Вместо этого, нижеследующие механические структуры позволяют вникнуть в суть тех структур, которые предусматриваются и дают возможность достичь управления параметрами окружающей среды с помощью материалов с памятью формы.

На фиг. 1 изображен возможный реакционноспособный участок 100 материала, состоящий из материала 102 основы и реакционноспособной структуры 112, в соответствии с аспектами данного изобретения

Материал основы может быть подобным ткани материалом, традиционно внедряемым в изделие. Например, материал 102 основы может быть упругим материалом, способным удалять или стирать влагу с тела владельца изделия и имеющим множество выполненных в этом материале отверстий для обеспечения вариантов выбора пассивной проницаемости. Как и в других предусматриваемых здесь компонентах, возможные аспекты материала основы не ограничиваются предусматриваемыми здесь вариантами выбора.

Реакционноспособная структура 112 может представлять собой ППФ, надпечатанный, наслоенный на материал 102 основы или иным образом сцепленный с ним. Реакционноспособная структура 112 может реагировать на любое количество рассматриваемых здесь стимулирующих воздействий, таких, как изменение температуры тела владельца изделия. Реакционноспособная структура 112 может быть запрограммирована на наличие формы, изображенной на фиг. 1, которая дает участок 108 впадины, окруженный участком 110 выступа, который простирается за пределы плоскости, ограниченной нижней поверхностью 104 и верхней поверхностью 106. Например, когда тепловая энергия, прикладываемая к реакционноспособной структуре 112, ниже, чем необходимая для температуры активации запрограммированной формы, участок выступа может поддерживать объемную геометрию, которая создает участок 110 выступа, простирающийся за пределы плоскости, в целом ограниченной нижней поверхностью 104. Вместе с тем, когда тепловая энергия превышает температуру активации запрограммированной формы, реакционноспособная структура 112 может реагировать, а участок 118 шарнира может переворачиваться, заставляя участок выступа простираться над верхней поверхностью 106. В этом примере, участок 118 шарнира регулирует плоскость, в которой участок 110 выступа простирается выше или ниже участка 114 фланца и центрального участка 116. Как будет подробнее рассмотрено ниже, предполагается, что повышенная разность объемных смещений между крайними плоскостями реакцио