針對可調節的物理維度特性整合至物品的動態材料的製作方法

2023-10-04 02:13:19

本申請是申請日為2013年08月27日，申請號為201380044812.x，發明名稱為「針對可調節的物理維度特性整合至物品的動態材料」的申請的分案申請。

本申請涉及，但不限於針對可調節的物理維度特性整合至物品的動態材料。

背景技術：

動態材料是能夠響應於刺激而改變形狀的材料。刺激可以是熱能(或缺乏熱能)、含水量(或缺乏含水量)、光(或缺乏光)、電流(或缺乏電流)、磁影響(或缺乏磁影響)的形式和其他形式的刺激。

技術實現要素：

本發明的各方面涉及針對可調節的物理特性(例如，美感性、功能性)將動態材料整合至物品的系統和方法。例如，響應於人類身體熱量，動態材料可以改變形狀以允許服裝物品中的額外的透氣性或升程(loft)。類似地，響應於水分的存在，服裝物品可以關閉通風孔以防止將雨引入物品的內部部分之內。形狀變化材料可以改變僅影響由形狀變化材料形成的特徵的形狀。此外，據設想，形狀變化材料可以改變影響作為整體的物品的幾何結構(例如，突起、淺凹、通風孔，等等)的形狀。

本發明涉及以下幾個方面：

1)一種衣服物品，具有拉脹結構，所述衣服物品包括：柔性材料的載體材料和多個動態材料部分。所述多個動態材料部分與所述載體材料物理相關聯以致所述載體材料和所述多個動態材料部分形成幾何學上響應於刺激的拉脹結構，並且所述拉脹結構能夠響應於所述刺激從第一厚度轉變成第二厚度。

2)如項目1)所述的衣服物品，其中所述衣服物品選自包括襯衫、長褲、短褲、外衣、內衣、襪子、帽子和手套的組。

3)如項目1)所述的衣服物品，其中所述載體材料由織物材料、編織物材料或非織物材料形成。

4)如項目1)所述的衣服物品，其中所述動態材料部分是形狀記憶聚合物。

5)如項目1)所述的衣服物品，還包括偏置材料。

6)如項目5)所述的衣服物品，其中所述偏置材料被接近所述多個動態材料部分定位。

7)如項目6)所述的衣服物品，其中所述拉脹結構響應於由所述偏置材料施加的力呈第一幾何狀態，且所述拉脹結構響應於由所述多個動態材料部分施加的力呈第二幾何狀態。

8)如項目1)所述的衣服物品，其中所述多個動態材料部分在第一刺激水平下形成所述拉脹結構的第一厚度並且在第二刺激水平下形成所述拉脹結構的第二厚度。

9)如項目8)所述的衣服物品，其中所述第一厚度比所述第二厚度厚，且所述第一刺激水平是比所述第二刺激水平低的溫度。

10)如項目1)所述的衣服物品，其中，通過所述動態材料被印刷、結合或與所述載體材料內部整合的方式，所述多個動態材料部分與所述載體材料物理相關聯。

11)如項目1)所述的衣服物品，其中所述多個動態材料部分的第一分組圍繞所述載體材料的共用點被徑向地定向。

12)如項目1)所述的衣服物品，其中所述多個動態材料部分的第一分組和所述多個動態材料部分的第二分組圍繞所述載體材料的共用點被徑向地定向。所述第一分組被較大地定向且所述第二分組被較小地定向。

13)如項目1)所述的衣服物品，其中第一動態材料部分形成具有沿著所述第一動態材料部分的共用軸線的正彎曲和反彎曲的複合形狀。

14)如項目1)所述的衣服物品，其中第一動態材料部分形成具有沿著所述第一動態材料部分的共用軸線的凹形曲線和凸形曲線的複合曲線。

15)如項目1)所述的衣服物品，其中所述動態材料部分的第一分組形成所述載體材料上的關係三角形的頂點。

16)如項目1)所述的衣服物品，其中第一分組的動態材料在平行方向上對齊且第二分組的動態材料在平行方向上對齊。所述第一分組的動態材料的第一軸線與所述第二分組的動態材料的第二軸線以約60度角相交。

17)如項目1)所述的衣服物品，其中所述多個動態材料部分的一動態材料部分形成所述載體材料的第一維度部分處的頂點和用於所述載體材料的第二維度部分的中點。

18)一種製造動態材料激活的物品的方法，所述方法包括：使動態材料與物品整合；將所述動態材料設定為第一形狀；和將所述動態材料暴露於足以從第二形狀變化成所述第一形狀的刺激。

19)如項目18)所述的方法，其中使所述動態材料整合以二維方式完成且所述設定以三維方式完成。

20)如項目18)所述的方法，其中使所述動態材料整合以三維方式完成。

提供本概述以簡化的形式介紹構思的選擇，這在下面的詳細描述中進一步描述。本概述既不意圖識別所要求主題的關鍵特徵或者基本特徵，也不意圖用於幫助確定所要求保護的主題的範圍。

附圖說明

下面參照附圖詳細地描述本發明的說明性實施方式，通過引用將其合併於此，並且在附圖中：

圖1描繪了根據本發明的各方面的包括基礎材料和反應性結構的示例性的反應性材料部分；

圖2描繪了根據本發明的各方面的示例性的反應性結構；

圖3-圖7描繪了根據本發明的各方面的利用反應性結構和非反應性結構的呈活性狀態的示例性構造；

圖8描繪了根據本發明的各方面的結合至具有多個緯線和經線的織物材料內的動態材料；

圖9描繪了根據本發明的各方面的具有設定變形的織物材料；

圖10a-圖10c描繪了根據本發明的各方面的衣物的選定部分的可變的孔；

圖11a-圖12b描繪了可以用於本文中設想的一個或更多個方面的示例性電激活聚合物(eap)；

圖13描繪了根據本發明的各方面的響應於所施加的刺激而填充間隙空位的形狀變化結構；

圖14描繪了根據本發明的各方面的幾何材料的平面圖；

圖15描繪了根據本發明的各方面的、圖14的在第一方向上延伸的形狀記憶聚合物構件和在相反方向上延伸的其他形狀記憶聚合物構件的透視圖；和

圖16-圖19b描繪了根據本發明的各方面的利用動態材料打開和關閉結合至物品的通風結構的折曲通風孔(reflexvent)構思。

圖20描繪了根據本發明的各方面的載體材料上的成形且定向的動態材料的示例性拉脹結構；

圖21描繪了根據本發明的各方面的拉脹結構，其具有相對於與圖20中討論的拉脹結構相似的圖案的定位線以示出各部分相對於彼此的定向和放置，以便響應於刺激實現所需的z-方向變化；

圖22描繪了根據本發明的各方面的示例性關係三角形，其描述呈第一狀態和呈第二狀態的拉脹結構中的各部分的關係；

圖23描繪了根據本發明的各方面的由動態材料部分和載體材料形成的呈維度狀態的拉脹結構；

圖24描繪了根據本發明的各方面的呈與圖20、21和23中討論的那些結構相似的維度狀態的拉脹結構；

圖25描繪了根據本發明的各方面的形成有載體材料和多個動態材料部分的可選擇的拉脹結構；

圖26描繪了根據本發明的各方面的拉脹結構的維度透視圖，該拉脹結構具有與圖25中描繪的動態材料相似的動態材料的圖案；

圖27描繪了根據本發明的各方面的拉脹結構的維度透視圖，該拉脹結構具有與圖25中描繪的動態材料(來自與圖26中討論的表面相對的表面)相似的動態材料的圖案；

圖28描繪了根據本發明的各方面的具有形成簡單彎曲的動態材料部分的拉脹結構的示例性圖案；

圖29描繪了根據本發明的各方面的呈局部維度狀態的圖28的拉脹結構；

圖30描繪了根據本發明的各方面的呈維度狀態的圖28的拉脹結構；

圖31描繪了根據本發明的各方面的示例性動態材料部分；

圖32描繪了根據本發明的各方面的動態材料部分3000沿著剖切線32-32的橫截面圖；

圖33描繪了根據本發明的各方面的動態材料部分3000沿著剖切線33-33的橫截面圖；

圖34描繪了根據本發明的各方面的動態材料部分；

圖35描繪了根據本發明的各方面的動態材料部分沿著剖切線35-35的橫截面圖；

圖36描繪了根據本發明的各方面的動態材料部分沿著剖切線36-36的橫截面圖；

圖37a-37d描繪了根據本發明的各方面的動態材料部分、偏置材料(biasingmaterial)和一種或更多種載體材料的示例性布置；

圖38描繪了根據本發明的各方面的一系列動態材料段；

圖39描繪了根據本發明的各方面的呈「閉合」定向的動態材料致動的可滲透結構；

圖40描繪了根據本發明的各方面的呈「開放」定向的動態材料致動的可滲透結構；

圖41描繪了根據本發明的各方面的沿著圖40的剖切線41-41的橫截面圖；和

圖42描繪了根據本發明的各方面的呈開放狀態的動態材料致動的可滲透結構。

具體實施方式

具體描述了本發明的各實施方式的主題以滿足法定需求。然而，該描述自身並不意圖限制本專利的範圍。相反，結合其他現有的或未來的技術，本發明人已設想到還可能以其他方式使所要求的主題具體化，以包括不同元件或元件的組合，它們相似於本文件中所描述的那些。

本發明的各方面涉及針對可調節的物理特性(例如，美感性、功能性)將動態材料整合至物品的系統和方法。例如，響應於人類身體熱量，動態材料可以改變形狀以允許服裝物品中的額外的透氣性和/或升程。類似地，響應於水分的存在，服裝物品可以關閉通風孔以防止將雨引入物品的內部部分之內。形狀變化材料可以改變僅影響由形狀變化材料形成的特徵的形狀。此外，據設想，形狀變化材料可以改變影響作為整體的物品的幾何結構(例如，突起、淺凹、通風孔，等等)的形狀。

設想了多種機構、材料和材料的應用。進一步地，可以使用機構、材料和/或材料的應用的任何組合。即使本文中明確敘述了僅一個特定組合，也應理解，可以實現並設想多種可選擇的實施方式。例如，即使當連同油墨應用一起描述形狀記憶聚合物以形成可調節大小的孔時，也應設想到磁反應性材料或電活性材料可以用作可選擇的裝置。進一步地，也設想本文中未明確討論的其他材料。例如，雖然以下的部分可能明確地集中在聚合物類物質，但是應設想到任何潛在的動態材料都可能被取代(例如，金屬的、有機的/天然的)。進一步地，本文中提供的機構事實上僅是示例性的並且不是限制的。反而，本文中所明確敘述的機構意圖提供引導，以便使一種或更多種材料的潛在實施提供環境響應性機構。因此，本文中固有地設想並提供了額外的機構。

在示例性方面，本文中提供的材料、材料應用和/或機械結構設想為被結合至一種或更多種物品。物品是以下物品：服裝(例如，內衣、襯衫、長褲、襪子、帽子、手套，等等)、鞋類(例如，鞋、靴子、涼鞋)、襯墊/保護裝置、裝飾物、外衣(例如，外套、雨衣，等等)，及類似物。因此，在示例性方面，據設想，物品包括被人類穿用或使用的並且能夠響應於一種或更多種刺激以改變由刺激產生的特性的任何部件。

材料

設想成以具有一種或更多種潛在的物理反應性反應的動態材料包括但不限於形狀記憶聚合物、形狀記憶合金、電活性聚合物、磁反應性材料及類似物。如前所討論的，設想了能夠響應於一種或更多種刺激的另外的材料。例如，據設想，響應於熱能(或響應於刺激而產生的熱量)的材料引起物理形狀變化。可選擇的材料的實例是其中磁刺激被轉化成熱能而熱能轉而引起物理變化的材料。類似地，設想了這樣一種材料，其有效接收光能形式的能量，光能接下來被轉化為熱能，而對該熱能的物理變化即為響應。

形狀記憶聚合物(「smp」)是這樣的材料，當施加刺激時，該材料返回到至少一種設定形狀。設定形狀是在人類或其他機器不具體操作的情況下，材料被設定形成的形式(二維或三維)。例如，smp可以是1英寸寬乘3英寸長、1/32英寸厚的具有彈簧狀線圈的設定形狀的聚合物材料的帶。在該示例中，當外部刺激例如熱能被引入smp材料時，在不進行物理操作或其他成形過程的情況下，材料從當前形狀(例如，扁平帶狀)變成設定狀態(例如，彈簧狀線圈)。因此，smp可以討論成具有至少兩種形狀：第一形狀，其是當引入具體刺激時smp將試圖形成的設定形狀，和第二形狀，其是除第一形狀之外的形狀。

設想為引起材料例如smp返回至設定形狀的刺激可以是熱能(例如，熱)、減弱的熱能狀態(例如，冷)、光、水分、電、磁、及其他形式的能量(缺乏能量)和環境條件。在示例性方面，據設想，刺激與人體相關。例如，據設想，皮膚溫度和/或含水量的變化是足以使smp從第二形狀變化成第一設定形狀的刺激。在示例性方面，據設想，在30攝氏度至40攝氏度的溫度範圍內刺激smp從第二狀態過渡至第一狀態。進一步地，據設想，smp可以具有熱反應性的處於3攝氏度窗口內的有效區。例如，當人類皮膚溫度在身體活動期間從34攝氏度變化至37攝氏度時，smp通過從第二形狀(例如，具有閉合孔、具有較大的升程特性)變化至第一設定形狀(例如，具有開口、具有較小的升程特性)而起作用。設想其他熱範圍。也設想其他類型的刺激。

雖然smp的前面討論已集中於兩種位置材料(例如，設定形狀和任何其他形狀)，但是據設想，可以利用三種或更多種形狀的smp。例如，據設想，可以利用具有第一溫度下的第一設定形狀、第二溫度下的第二設定形狀和低於第二溫度的所有其他溫度下的第三形狀的smp。多種設定形狀聚合物可以由具有不同的反應溫度或針對不同的刺激強度的兩種或更多種smp的複合材料形成。在示例性方面，多種設定形狀聚合物的利用可以提供非二元效果，以致可以實現較大程度的形狀操作控制。

在其他示例性方面，本文中提供的用於實現功能性概念的一個或更多個的材料可以響應於電輸入，如下文中關於圖11a至圖12b將更詳細地討論。進一步地，據設想，該材料可以響應於磁輸入，例如磁反應性材料。如前所討論，對本文提供的一個或更多個方面而言也將可選擇的材料設想為適當選擇。

在本發明的示例性方面，二位式材料(或多位式材料)可以利用偏置材料以在除去刺激時加速從第二狀態返回至第一狀態。例如，隨著溫度升高而從維度狀態變成較平的狀態的smp可以利用層壓的或以其他方式連結的偏置材料返回至第一維度狀態。在示例性方面，當施加足夠強度的刺激時，由smp(或任何動態材料)施加的力可以大於由偏置材料施加的機械阻力，這允許smp克服由偏置材料提供的阻力。因此，據設想，選擇並操作偏置材料以調節引起smp的尺寸變化的響應刺激強度。該可調節性允許將動態材料調整至具體刺激範圍(例如，某些體溫範圍)的能力。偏置材料可以由任何材料例如具有不同刺激響應範圍的動態材料形成。進一步地，據設想，偏置材料可以是非動態材料。進一步地，偏置材料可以選自許多合適材料，例如複合材料、聚合物、有機材料、金屬材料、及類似物。

偏置材料可以與動態材料一起被層壓，其可以與動態材料一起被整合，其可以接近動態材料定位，諸如此類。例如，圖37a-圖37d描繪了根據本發明的各方面的動態材料部分、偏置材料和一種或更多種載體材料的示例性布置。

圖37a描繪了具有定位在第一表面上的動態材料3704和相對表面上的相關偏置材料3706的載體材料3702。圖37b描繪了具有偏置材料3712和定位在共同表面上的動態材料3710的載體材料3708。雖然圖37b描繪了載體材料3708和動態材料3710之間的偏置材料3712，但是據設想，偏置材料和動態材料可以按可選擇的關係進行布置。圖37c描繪了第一載體材料3714和第二載體材料3720，在它們之間具有偏置材料3718和動態材料3716。最後，圖37d描繪了載體材料3722和第二載體材料3726，在它們之間保持有動態材料3724(或在可選擇的方面是偏置材料)。在該示例性方面，偏置材料3728被定位在第二載體材料3726的與動態材料3724相對的表面上。據設想，在本發明的各方面中可以實現載體材料、動態材料和偏置材料的不同布置。

因此，據設想，響應於刺激，動態材料從不同的幾何構型(例如，第二狀態)返回至幾何構型(例如，第一狀態)。當提供足夠水平的刺激時，偏置材料可以提供使偏置材料成為第二狀態的阻力。據設想，偏置材料提供足以使動態材料(及物品的其他部件)將動態材料的形狀改變成第二形狀的量的力。然而，當所提供的刺激超過平衡水平的閾值時，動態材料施加比由偏置材料提供的力大的力。在刺激的該臨界點(tippingpoint)，動態材料將形狀改變成第一狀態的形狀。當除去刺激(或降低到閾值水平以下)時，偏置材料對動態材料施加更大的力以返回至第二狀態。結果，在示例性方面，可以實施單一狀態的動態材料(即，單一的學習的幾何條件)以實現雙狀態功能。

材料應用

無論材料如何響應於一種或更多種刺激而用於影響形狀，都設想可以按多種方式應用該材料。例如，據設想，材料可以被印刷在物品上(或在形成物品的材料下方)、用作物品的層壓製品(或在材料下方)、以纖維水平結合至材料(例如，織物、編結材料)和/或以紗線/細絲水平結合。將材料結合至物品的其他方式被設想為在本公開的範圍內。

形狀變化材料的印刷提供可以利用許多技術實施的靈活應用方法。例如，據設想，動態材料例如smp可以是聚氨酯液體的形式，將其印刷到成形物品上或到將被整合至成形物品內的非smp材料。印刷工藝可以利用用於塗敷非功能性油墨的絲網印刷技術來完成。進一步地，據設想，計算機控制的印刷機(例如，如噴墨印刷機)可以用於選擇性地塗敷smp油墨。

可以在二維表面上完成smp的印刷。在該示例中，若所需的設定形狀是除二維形式之外的某形狀，則設想接下來可以將smp被印刷至的材料放置在具有所需設定形狀的模具(例如，3-d形式)進行「教導」smp呈所需設定形狀。如前所討論，設定形狀的教導可以包括使smp經歷與用於指導smp返回至設定形狀的刺激相比等同或更大的刺激。例如，當熱能是刺激時，smp在比材料從可選擇的形狀返回至設定形狀的溫度大的溫度下可以記住設定形狀。因此，據設想，所印刷的smp被放置到的模具可以提供必要的熱能以教導形狀。進一步地，據設想，外部熱能來源(例如，烘箱)可以用於引入必要的刺激，使設定形狀被smp記錄。

進一步地，據設想，可以將smp油墨印刷在具有設定形狀的材料上。例如，其上放置油墨的材料在被印刷之前且在使印刷材料被塗敷的同時可以被定位成三維形式。因此，據設想，印刷的smp油墨材料的一部分或更多部分被印刷在相對的二維表面上並且接下來被後續設定成所需形狀或以所需設定形狀被印刷至三維表面上。

在示例性方面，據設想，smp油墨可以是以液體狀的狀態被塗敷的聚氨酯。在以液體狀的狀態塗敷smp油墨之後，可以施加使smp油墨固化成非液體狀態的固化過程。可以在還導致教導smp油墨呈所需形狀的溫度下完成固化過程。換言之，smp油墨可以被固化並且以常見工藝被設定。

本文中設想的一種或更多種機械結構可以利用各種幾何構造。例如，下文中將討論籠狀結構，在該籠狀結構內具有低彈性和smp的幾何結構。在該示例中，籠狀結構可以通過利用第一類型的油墨/材料的印刷工藝連同絲網印刷工藝中的第一絲網來形成。還可以利用絲網印刷工藝中的第二絲網用smp材料印刷幾何結構。因此，據設想，可以通過使用連續絲網使多種功能性結構應用於共同的物品。

所設想的第二材料應用是片狀應用，例如，層壓製品。在示例性方面，smp是能夠應用於物品的片狀形式。例如，用smp形成的層壓結構可以在施加熱和/或壓力的情況下結合至物品。可以在既結合層壓製品又教導呈所需形狀的情況下完成很類似關於油墨的固化的前面討論的結合工藝。

可以按均勻片方式(uniformsheetmanner)將層壓製品應用於物品。進一步地，若所需幾何圖案事實上是不均勻的，則其可以通過後應用切割(例如，刀、模具、雷射)、掩膜(例如，負掩膜、正掩膜)及其他技術。在可選擇方案中，據設想，層壓製品在被應用於底層物品之前可以被形成為所需幾何圖案。例如，如下文將要討論的格子狀結構可以在被應用之前通過切割、掩膜或其他操作由片狀材料形成。

與關於smp油墨教導的前面討類似，據設想，層壓smp材料可以按二維方式應用並且接下來後續形成為用於教導目的的所需三維形狀。進一步地，據設想，層壓smp材料可以按所需設定形狀被應用於物品。在又另一方面，據設想，當層壓製品與底層物品的結合不影響smp層壓形狀的教導時，層壓smp材料在被應用於底層物品之前被設定成所需形狀。

據設想，smp層壓製品可以按分層方式形成，以致第一層是smp材料。第二層可以是粘合層。因此，在無需選擇性地施加至物品的粘結劑(例如，粘合劑)的情況下，橫紋層允許smp材料與物品結合。此外，在示例性方面，據設想，層壓製品在本文中可以被稱作熱傳遞。

本文中所設想的第三材料應用處於纖維水平。纖維水平與下文將要討論的作為第四材料應用的紗線水平形成對比。在示例性方面，組合多種纖維以形成紗線結構。術語紗線包括用於形成織物、編織物及其他紡織品類結構的可比較的例如線、繩、帶及其他更宏觀的結構(相對於纖維水平結構)。

纖維水平材料應用設想將具有類似特性的纖維結合至紗線狀結構內。類似地，纖維水平材料還設想將具有不同特性的兩種或更多種纖維結合至紗線狀結構內。例如，可變的響應紗線狀結構可以通過調整具有不同特性(例如，激活設定形狀的溫度)的線的數量或類型來形成。進一步地，從物品的視角具有所需特性的組合(例如，彈性、手型性(hand)、強度、韌性、排斥性、保熱性、水分管理及類似物)可以與纖維結合，針對一種或更多種刺激導致smp狀反應。

為了將纖維結合至一種或更多種宏觀結構內，可以通過將smp材料擠出成適當尺寸來形成纖維。進一步地，據設想，smp材料可以應用於非smp纖維。例如，非smp纖維可以被拉動通過smp溶液以用smp材料浸漬纖維。類似地，據設想，粉末smp材料可以應用於非smp纖維，其還將smp給予至非smp纖維上/中。

如前所討論的，第四材料應用是紗線狀結構。紗線狀結構(下文稱作紗線)包括例如用於形成織物、編織物及其他紡織品類結構的可比較的例如線、繩、帶及其他更宏觀的結構(相對於纖維水平結構)。因此，如前面關於纖維水平材料應用所討論的，據設想，紗線可以從smp材料整體或部分地擠出。進一步地，據設想，smp材料可以作為整體或部分地應用於非smp紗線。例如，可以將單獨的纖維部分結合至作為smp的紗線，而其他部分不是基於smp材料的。進一步地，紗線可以具有應用於將smp特性賦予至紗線上的smp溶液或粉末。

作為材料應用的纖維和紗線水平二者，據設想，用具有smp特性的紗線/纖維整體或部分地形成物品。例如，據設想，物品形成有其中具有smp纖維/紗線的紡織品。進一步地，具有一種或更多種smp類型紗線/纖維的物品可以通過編結工藝來形成。此外，可以在加工之前、期間或之後將smp纖維/紗線應用、縫合、編結、插入或以其它方式結合至物品。

因此，本文中設想了用於將動態材料給予至物品內的多種方法。無論是否利用印刷、層壓、纖維結合和/或紗線結合，都設想可以在一個或更多個方面利用材料和組合的任何變型。

機械結構

轉向附圖，附圖在由一種或更多種刺激引起的物理變化的情況下描繪了結合各種材料、材料應用和物理部件以實現動態材料運動的示例性機械結構。下面事實上是示例性的並且由於所提供的概念的範圍而是非限制性的。取而代之，下面的機械結構對所設想的且能夠利用形狀記憶材料實現環境值的控制的那些結構提供了解。

圖1描繪了根據本發明的各方面的包括基礎材料102和反應性結構112的示例性的反應性材料部分100。基礎材料可以是傳統上被結合至物品的織物狀材料。例如，基礎材料102可以是能夠從穿用者的身體移動/驅走水分並且具有結合於其中的多個孔的彈性材料以提供被動的滲透性選擇。正如本文中所提供的其他部件，基礎材料的示例性方面由於所設想的選擇而不是限制性的。

反應性結構112可以是印刷、層壓或以其他方式結合至基礎材料102的smp。反應性結構112可以對本文中所討論的任何數量的刺激起反應，例如針對穿用者身體的溫度變化。反應性結構112可以被設定以具有圖1中所描繪的形狀，該形狀產生由突起部分110環繞的淺凹部分108，突起部分110在由底表面104和頂表面106界定的平面以外延伸。例如，當施加至反應性結構112的熱能低於設定形狀溫度時，突起部分可以保持創造在通常由底表面104界定的平面以外延伸的突起部分110的維度化幾何形狀。然而，當熱能超過設定形狀活化溫度時，反應性結構112可以起作用並且鉸鏈部分118可以反轉，使突起部分延伸到頂表面106之上。在該示例中，鉸鏈部分118調節其中突起部分110在凸緣部分114和中央部分116之上或之下延伸的平面。如下文中將更詳細地討論的，據設想，在低溫下存在的反應性材料部分100的極端平面之間的維度偏移差(dimensionaloffsetdifference)(例如，以形成較大的升程式隔熱特性)比高溫下存在的維度偏移(例如，以降低隔熱特性)大。換言之，當穿用者的體溫升高時，動態材料起作用以降低物品的隔熱特性，從而幫助穿用者更好地降溫。

在可選擇的方面，據設想，當施加至反應性結構的溫度超過設定的記憶溫度時，允許基礎材料102變平坦，這由於在z-方向上傳統地使用的附加材料的實現(例如，突起部分110)而為穿用者減少了由基礎材料102預先施加的壓縮力的量。無論產生的反應變化(reactionarychange)如何，都引起由基礎材料102部分地產生的環境操作。例如，再次調節穿用者身體的材料部分，配件的緊密性及其他機械變化可能允許更好的通風/透氣性以使穿用者降溫。

圖2描繪了根據本發明的各方面的示例性的反應性結構200。反應性結構200可以按關於上文中圖1所預先討論的方式來實現。例如，反應性結構200可以是印刷結構，該印刷結構被直接印刷至更類似層狀結構的待塗敷的基礎材料上或傳遞材料上。進一步地，據設想，反應性結構200可以由膜狀材料形成。反應性結構200可以被雷射切割、模具切割、刀具切割或用於從片材提取所需形式的任何其他技術。

反應性結構200被形成為示例性格子結構。然而，據設想，圖2中所描繪的均勻性事實上只是示例性的。設想形成格子的構件和空腔的梯度、地帶和組織大小、形狀和定向。因此，將任何類型的結構設想為被形成以實現本文中提供的功能性方面。進一步地，據設想，對與示例性物品有關的用途而言，格子狀結構可以提供通風/透氣性和柔韌性。

圖3-圖7描繪根據本發明的各方面的利用反應性結構302和非反應性結構304的呈活性狀態300的示例性構造。當呈激活狀態時，反應性結構302可以膨脹，但是非反應性結構304抑制在x-y平面上的膨脹，從而引起向z方向內的膨脹。z方向上的膨脹產生反應性結構302和非反應性結構304之間的偏移306。當反應性結構302遠離其中含有非反應性結構304的x-y平面膨脹時，偏移306表示「冒泡」類效果的測量。因此，非反應性結構304可以充當在x-y平面上阻止反應性結構302運動的籠狀結構。

在示例性方面，據設想，非反應性結構304是被印刷或層壓至物品(或形成物品的材料)上的尺寸穩定的非伸展材料。反應性部分302被設想為按迴路狀方式起作用的介電彈性體致動器。然而，據設想，反應性結構302還可以是具有設定形狀的smp材料，其當激活時比未激活時大。

在示例性方面，反應性結構302的激活可以產生z方向上的維度幾何特徵，這產生可用於捕捉空氣的一個或更多個容積或遠離穿用者拉動底層基礎材料。

圖4描繪了根據本發明的各方面的利用反應性結構302和非反應性結構304的呈非激活狀態400的構造。當未激活時，反應性結構302可以保持大體上在非反應性結構304的x-y平面內的幾何構造。因此，在反應性結構302和非反應性結構304之間的z平面上的偏移308可以是最小的。

圖5描繪了根據本發明的各方面的安置在基礎材料502上的非反應性結構304的布置500。在示出具體的幾何方位的同時，設想非反應性結構304可以是任何尺寸和/或形狀的。

圖6描繪了根據本發明的各方面的安置在基礎材料502上的反應性結構302的布置600。在示出具體的幾何方位的同時，設想反應性結構302可以是任何尺寸和/或形狀的。

圖7描繪了根據本發明的各方面的在基礎材料502上的反應性結構302和非反應性結構304的布置700。如圖示，在示例性方面，反應性結構302是允許電激活彈性體形成完整迴路的連續的迴路狀幾何體。然而，據設想，附加結構可以取決於多種因素和考慮來實現。例如，在示例性方面，當利用不同材料例如smp材料時，連續性質可能不是必要的。進一步地，取決於所需的分區或柔韌性，可以有利地分別終止反應性和/或非反應性結構302和304的一個或更多個部分。

圖8描繪了根據本發明的各方面的具有多個緯線和經線的織物材料800。經線802和804以及緯線806和808事實上是示例性的。據設想，在本發明的方面可以轉換如經線和緯線所確定的那些元件。

據設想，一個或更多個緯線和/或一個或更多個經線至少部分地用smp材料形成。例如，在本發明的示例性方面可以實現纖維材料應用和/或紗線材料應用。在本示例中，經線802和804由smp材料形成，而緯線806和808可以由非smp材料形成。然而，還設想緯線806和808也或可選擇地用smp材料形成。

織物材料800內的變形被設想為由於動態材料對所施加的刺激起作用而發生的。該變形可以包括在選擇性位置「鬆開」編織物，例如產生空腔812的變形810。在該示例中，變形810通過對刺激起作用的經線802和804來形成以返回至在彼此相反方向上非線性的設定形狀。當經線802和804返回至設定形狀時，它們彼此分離，形成變形810。

如作為紗線材料應用水平而應用時可以允許織物材料800的自然運動以在經線層和緯線層處移動，從而有助於試著通過「抖」出材料而形成設定形狀的那些經線/緯線減輕由經線和緯線彼此相互作用的產生的阻力。因此，當織物材料800移動時，經線802可以相對於緯線806移動，允許經線802以緯線806提供的較小阻力返回至設定形狀。

據設想，當除去激活的刺激時，織物材料800返回至大體上彼此正交的更傳統的x/y織物構造。再者，織物材料的運動可以通過降低經線/緯線運動的阻力而有助於更容易返回至傳統的織物構造。進一步地，據設想，針對經線/緯線選擇材料，這樣降低了運動阻力以另外有助於返回至或返回自設定形狀。

圖9描繪了根據本發明的各方面的具有設定變形906的織物材料900。變形906是從織物材料900的表面向外延伸的突起狀結構。據設想，織物材料900的經線和緯線二者皆至少部分地用動態材料形成。例如，在該示例中，經線902和緯線904用動態材料形成。在示例性方面，織物材料900被設定以在被施加特定刺激(或刺激的強度)時形成變形906。當變形906描繪為一般突起時，設想可以實現任何幾何構造。例如，波狀結構可以被設定，這樣提供了增大靠近穿用者的空氣容積的波紋狀效果。

圖10a-圖10c描繪了根據本發明的各方面的衣服的選擇部分1000的可變的孔。部分1000由多個孔區域構成。示出了第一孔區域1002、第二孔區域1004和第三孔區域1006。

可變的孔在對所提供的引起孔的面積變化(例如，圓孔的直徑)的刺激起作用的那部分上。因此，可變的孔可以用作排氣結構，該排氣結構響應於與穿用者有關的增大的熱能(或任何來源)而提供較大的排氣孔。可變的孔尺寸可以通過孔周界的印刷來實現，該孔周界被設定以基於刺激具有變化的周界大小。孔可以以纖維/紗線水平而變化，其通過操作形成孔周界的徑向纖維來調節孔。進一步地，據設想，孔可以至少部分地用由動態材料形成的層壓製品形成。例如，區域(例如，第一孔區域1002)可以是具有形成於其中的多個孔的層壓部分，以致接下來將該區域應用於衣服的一部分。因此，所應用的區域針對孔大小、形狀和反應標準的水平來定製。

在圖10a中，第一孔區域1002、第二孔區域1004和第三孔區域1006全部由具有第一尺寸的多個孔1008構成。圖10b描繪了具有多個具有第二大小的孔1010的第一孔區域1002和保持以第一大小的多個孔的第二孔區域1004。在該示例中，據設想，區域1002中的孔用smp形成，smp具有與第二孔區域1004中的那些孔不同的設定形狀溫度。因此，當溫度升高到足以引起第一孔區域1002的smp的反應時，該溫度還不足以影響第二孔區域中的孔。這種激活差異在具有變化的刺激水平的特定區域提供用於調節透氣性水平的區域性選擇。

圖10c描繪了由具有第三尺寸的多個孔1012構成的第一孔區域1002和第二孔區域1004。在該示例中，第一孔區域1002的孔可以由能夠具有至少兩種不同的設定形狀的三階段動態材料形成。第二孔區域1004中所使用的動態材料可以由作為能夠記住僅單一形狀的二階段動態材料形成。可選擇地，據設想，第二孔區域1004中的孔還可以具有另一種大小，這些孔是功能性的以在較高水平的刺激下實現。

如前所討論的，據設想，任何類型的刺激都可以用於激活一種或更多種形狀記憶材料。例如，當關於圖10a-圖10c討論熱能時，設想水分和光還可以提供刺激，形狀記憶材料對該刺激起作用。

圖11a-圖12b描繪了可以用於本文中設想的一個或更多個方面的示例性電激活聚合物(eap)(另一個示例性動態材料)。一般而言，據設想，當電流被施加至具有形成第一電極的芯體的材料且施加至形成第二電極的外表面時，夾在電極之間的可移置塊可以被顯示為在所需方向上調節產生的形狀。例如，據設想，矽酮類物質可以圍繞導電芯和外表面被夾在中間。當將電流施加至芯體和外表面時，產生朝向芯體吸引外表面的吸引力，導致夾在中間的矽酮塊以伸長的方式被移置，導致在限定的方向上材料的「生長」。

圖11a和圖11b描繪了具有外導電錶面1102和導電芯1104的eap的帶狀物1100。當呈非激活狀態時，帶狀物1100具有1106的長度。然而，當呈激活狀態時，如圖11b所描繪的，帶狀物伸長以具有等於長度1108的長度。據設想，帶狀物1100可以按多種方式形成。例如設想了多材料擠出。

與圖11a-圖11b類似，圖12a-圖12b描繪了作為圓柱狀物1200的eap結構。圓柱狀物1200由外表面1202和內芯1204構成並且具有呈非激活狀態的長度1206。然而，如圖12b所描繪的，當激活時，圓柱狀物1200的長度擴展至長度1208。

據設想，帶狀物1100和圓柱狀物1200可以用作裝飾類片(trim-likepieces)、自動系帶、觸覺反饋裝置及類似物。進一步地，在利用eap的一個或更多個方面，約30％伸長率是可能的。

圖13描繪了根據本發明的各方面的響應於所施加的刺激而填充間隙空位的形狀變化結構1300。結構1300由兩個主要形式構成。第一形式是非反應性框架1302。第二形式是反應性框架1304。當施加刺激時，反應性框架膨脹。反應性框架的膨脹填充第一框架1302和第二框架1304之間的間隙空位1310。在示例性方面，第二框架1304用eap部分1308和傳導性連接部分1306形成。傳導性連接部分1306促進eap部分1308的兩個之間的電流的傳輸。此外，據設想，第一或第二框架1302和1304可以分別由smp形成。

圖14描繪了根據本發明的各方面的形成拉脹結構的幾何材料1400的平面圖。平面材料1400用基礎材料1402形成，其上第一側施加有smp構件1404並且在相對側上有smp構件1406。換言之，smp構件1404被印刷或以其他方式塗敷至基礎材料1402的頂表面並且smp構件1406被印刷或以其他方式塗敷至基礎材料1402的底表面。如圖15所描繪的，smp構件1404被設定以在第一方向上延伸(遠離相對的smp構件1406)且smp構件1406被設定以在第二方向上延伸(遠離相對的smp構件1404)。

圖15描繪了根據本發明的各方面的、在第一方向上延伸的smp構件1404和在第二方向上延伸的其他smp構件1406的透視圖。該布置形成對一種或更多種刺激反應的維度化紡織品。當描述smp材料時，還設想smp構件1404和/或1406也可以或可選擇地是磁響應性材料。設想了smp構件1404和1406的可選擇的布置、形狀、大小和設定形狀。

如前面所討論的，設想實現圖15中所示的維度化紡織品，將具有聯接在其上的smp構件1404和1406的紡織品插入模具，該模具與smp構件1404和1406的位置對準，以致適當的向上或向下形式與smp構件相關聯。一旦定位，則設想模具自身或/和外部來源施加允許smp構件1404和1406以模具提供的形狀被設定的適當能量(例如，熱、光)。

圖16-圖19b描繪了根據本發明的各方面的利用形狀記憶材料打開和關閉結合至物品的通風結構的折曲通風孔概念。具體地，圖16描繪了物品，例如夾克1600，其中折曲通風孔1602被結合在後肩部區域中。響應於刺激，例如熱能或水分，折曲通風孔1602打開或關閉以暴露或隱蔽一個或更多個孔1604。當折曲通風孔1602暴露孔1604時，允許空氣從夾克1600的第一側運動到相對的第二側。正如其他傳統的通風方法，氣流的運動幫助調整物品內部的溫度。進一步地，據設想，折曲通風孔1602可以響應於水分，例如雨，允許通風孔響應於雨而關閉。折曲通風孔1602的關閉遮蔽孔1604免遭外部水分並且限制水分進入夾克1600的內部部分。在描繪夾克1600的同時，設想折曲通風孔可以被結合至任何物品。

圖17描繪了根據本發明的各方面的通風組件1700。在示例性方面，通風組件1700可以被結合至前面討論的圖16的夾克1600內。通風部1700包括本體部分1702。本體部分1702可以是允許通風部1700利用熱和/或壓力被結合至物品的傳熱材料。據設想，可以在足以教導smp材料呈所需形狀的溫度下完成本體部分1702與物品的結合。

通風部1700進一步包括smp鉸鏈部分1704。鉸鏈部分1704被定位在摺疊線1714和1716處。摺疊線使通風部分1710從凸緣部分1708和1712分離。當通過刺激而激活時，鉸鏈部分1704的每個試圖從褶痕重疊狀態(例如，摺疊的)達到常見的平面狀態(例如，平的)，出於通風目的，將通風部分1710暴露至外部環境。

圖18描繪了根據本發明的各方面的結合至物品的通風部1800的打開狀態。關於圖17所有前面討論的，通風部1800包括本體部分1702、鉸鏈部分1704、凸緣部分1708和1712和通風部分1710。在該側面透視圖中，通風組件與物品的部分1802聯接。設想部分1802是服裝物品上的控制板(panel)，但是還設想部分1802可以是任何物品的一部分。通風組件的開放性質允許大量的空氣從部分1802的第一側流動至部分1802的另一側。雖然未描繪，但是設想多個孔在與通風部分1710內的孔對準的位置穿過部分1802延伸。

圖19a描繪了根據本發明的各方面的閉合位置中的通風組件1902。在該簡化的側面透視圖中，通風組件通過呈褶痕狀態的鉸鏈部分被關閉，使凸緣部分及相關部分1802與通風部分重疊。圖19b示出一系列堆疊的通風組件1902，該通風組件1902表明可以同時利用兩個或更多個通風組件以實現所需透氣性(例如，空氣和/或水分的傳遞)特性。

維度結構

動態材料可以被實施以響應於一種或更多種刺激形成維度結構(例如，圖1-圖9和圖13-圖14)。維度結構可以是有效影響空氣和/或水分的運動的容積的形成。例如，動態材料可以用於響應於熱能改變物品的升程(即，隔熱能力)。在該示例中，據設想，當物品(例如，襯衫、長褲、內衣、外衣)的使用者開始具有因增大的活動性而引起的升高的體溫(例如，參加體育活動)時，該物品通過基於動態材料響應穿用者的熱能輸出的增加而進行的力學響應來降低一個或更多個部分中的隔熱能力。類似地，據設想，當外部熱能(或任何其他刺激)變化時，物品適應於那些變化(例如，當環境溫度下降時，動態材料使物品增大升程以增大隔熱因素)。本文中提供了維度結構的額外示例；然而，據設想，本文中提供的那些方面的額外方面和衍生方面也是潛在的實施以實現具有整合於其中的動態材料的動態空間材料。

維度結構可以結合和/或利用拉脹結構以實現一個或更多個所需特性。拉脹結構是具有負泊松比的結構。當結構具有負泊松比時，該結構的縱向軸線上的正應變導致材料中的橫向應變也是正的(即，其將增大橫截面積)。換言之，拉脹結構的尺寸在垂直於所施加的拉伸力的方向處增大，這與具有正泊松比的材料相反，當在縱向方向上拉伸時，該材料的橫截面變薄。本文中提供的維度結構的一些通過動態材料的獨特幾何形狀和定向實現了負泊松比。這種單獨地或與底層載體材料組合地從動態材料創造的拉脹結構允許動態材料的縱向膨脹或收縮，從而導致在物品的垂直方向上的類似膨脹/收縮。例如，當動態材料在物品的第一方向膨脹時，物品還可以在垂直於第一方向的至少一個更多方向上膨脹(例如，寬度或厚度)。當本文中描述和描繪拉脹結構時，本發明的各方面不受限於拉脹結構。據設想，在本發明的各方面可以實現具有正泊松比的結構。

拉脹結構的概念允許物品由有機對象例如穿用者形成並成形，該物品能夠針對自然曲線形成，同時保持結構性方面。例如，穿用者的關節區(例如，膝、肩和肘)經歷寬範圍的定向和位置變化，需要還提供結構方面的形式適合的結構。結構性方面可以促進動態改變從穿用者的身體離開的提升高度、產生升程或其他熱調節功能。進一步地，在示例性方面，當「維度」將被討論為在z-方向上實現改變時，拉脹結構被視作在材料的至少x和y方向上利用負泊松比進行操作。

圖20描繪了根據本發明的各方面的載體材料2001上的成形且定向的動態材料的示例性拉脹結構2000。如上面之前所討論的動態材料可以是形狀記憶聚合物(例如，smp和偏置材料的複合材料)。在該示例中，常見形式的動態材料以具體圖案在載體材料2001上被定向。例如，放射狀圖案可以關於圓形區域2002來確定，圓形區域2002包括圓形區域2002的第一相對方向上的部分2004、2006和2008以及圓形區域2002的對面的第二相對方向上的部分210、212和214。部分2004、2006和2008將被認為是較小定向至圓形區域2002，而部分2010、2012和2014將被認為是較大定向至圓形區域2002。較大定向部分源自從部分(延伸於兩側的轉折點之間)的二等分線延伸的部分的縱向長度。換言之，較小定向部分是具有接近圓形區域2002的部分的較短端部的那些，其中較短端部被界定為從垂直線延伸，該垂直線在部分的最寬寬度到部分的縱長軸線上的端部之間延伸。較大定向部分具有從垂直線測量的較大長度，該垂直線在部分的最寬寬度到部分的縱長軸線上的端部之間延伸。

拉脹結構2000實現了圍繞圓形區域2002的較大定向部分和較小定向部分的交錯序列。當在圖20中描繪圓形區域2002時，僅出於說明性目的而在該示例中進行描繪。如下文中圖21-24將討論的，包括部分2004、2006、2008、2010、2012和2014的拉脹結構2000對底層載體材料2001引起維度變化，這樣相對於圖20的所描繪的x-y平面得到了z-方向上的維度材料。該z-方向變化可以用於影響相關物品的隔熱值以隨溫度降低增大隔熱品質而隨溫度升高降低隔熱品質。

圖21描繪了根據本發明的各方面的拉脹結構2100，其具有相對於與圖20中討論的拉脹結構2000相似的圖案的定位線以示出各部分相對於彼此的定向和放置，從而響應於刺激實現所需的z-方向變化。

例如，圍繞點2102徑向定向的部分的縱向軸線與點2102相交。示例性縱向軸線2112被描繪成用於部分2114。垂直於縱向軸線2112的段2110還被描繪成在部分2114的最寬寬度之間延伸。如關於圖20所討論的，部分的較小定向和較大定向基於按其從段2110延伸至部分2114的端部時的沿著縱向軸線的長度來確定。在該示例中，點2104被界定在縱向軸線2112和段2110的交叉處。點2104可以被認為是頂點，因為用於較大定向部分的每個的該點可以被連接以形成等邊三角形。例如，頂點2104和2106通過段2108連接。段2108形成等邊三角形的邊，該等邊三角形部分地界定各部分相對於彼此的功能模式。

在頂點之間延伸的段還形成界定較小定向部分的最寬寬度的段線。因此，三角形段的每個邊與圍繞共中心點徑向定向的較小定向部分的縱向軸線垂直相交。利用段2116示出了通過三角形段的該相交，段2116在點2120處與部分2118的縱向軸線相交。段2116在穿過部分2118時為部分2118的最寬寬度劃界。如下文圖22中將更詳細討論，正是該三角形段的該中點例如2120界定樞紐功能以產生維度變化並且促進得到的結構的拉脹性質。

應理解，提供圖21中描繪的各種點和線段以示出所形成的獨特的定向和圖案，從而實現本發明的各方面。這些點和線段在實際物品上可能不是可見的，而是在此提供以幫助理解各種部分的獨特的關係。

圖22描繪了根據本發明的各方面的示例性關係三角形2200，其可以描述呈由實線表示的第一狀態2204和呈由虛線表示的第二狀態2206的拉脹結構中的各部分的關係。在示例性方面，關係三角形可以相對於圖20、21和23-27中描繪的部分來實現。在示例性方面，與將具有較大z-方向維度的關係三角形的第二狀態相比，關係三角形的第一狀態2204可以產生底層物品的最小z-方向維度。

關係三角形中從第一狀態2204至第二狀態2206的改變可以是位於關係三角形的頂點和中點處的動態材料部分的結果。例如，動態材料可以形成維度形狀(dimensionedshape)(例如，諸如下文圖31-36中描繪的那些)，該維度形狀依賴由另外的大體上平面材料形成結構元件的複合的空間曲線。

用實線描繪關係三角形的第一狀態2204。例如，兩個頂點2214和2216具有在它們之間延伸的段，該段被分成由中點2212分開的第一段部分2208和第二段部分2210。在第一狀態中，段部分2208和2210呈大體上平行的關係以在頂點2214和2216之間形成表面上看來是線性的段。在該示例中，第一狀態2204和第二狀態2206共用共中心點2202。

在由虛線表示的第二狀態2206中，位於頂點和中點處的動態材料的形狀的變化扭曲了關係三角形，以致頂點和中點呈不同的空間關係。例如，第二狀態中的頂點2215是第一狀態中的頂點2214。中點2213和頂點2217分別是第二狀態中的中點2212和頂點2216。段2211在頂點2215和中點2213之間延伸且段2209在頂點2217和中點2213之間延伸。段221和段2209未呈大體上平行的關係，並且因此，在頂點2215和2217之間未形成線性段。正是在動態材料的變化期間實現了由第一狀態2204關係三角形和第二狀態2206關係三角形描繪的頂點和中點的位置中的該變化。

圖23描繪了根據本發明的各方面的由動態材料部分和載體材料形成的呈維度狀態(例如，來自圖22的第二狀態)的拉脹結構2300。在該示例中，動態材料呈改變動態材料部分之間的示例性關係三角形比例的形狀，以致段2306和段2308在中點2304處從平行關係偏離。在圖24中進一步描繪了該維度狀態以示出由從中心點2302延伸的軸向元件部分界定的成形面。

圖24描繪了根據本發明的各方面的呈與圖20、21和23中討論的那些結構相似的維度狀態的拉脹結構2400。在該示例中，z-方向維度在負方向上延伸，其遠離圖24的可見的透視平面。換言之，圖24中形成的維度延伸至其上示出圖24的平面內(例如，向下)。然而，據設想，維度也可以或在替代方案中向上延伸。

圖24根據本發明的各方面描繪了定位於載體材料例如紡織品或物品的其他部分上的多個呈非平面定向的動態材料部分例如部分2402。動態材料部分可以形成如將在圖31-36中更詳細地討論的複合曲線(例如，具有凹形曲線的凹形彎曲交叉部)。如所示，較小定向部分和較大定向部分相交以形成前述的關係三角形。例如，在所描繪的狀態中，段2204與段2206呈非平行的關係，因為這些段從中點2408偏離。類似地，據設想，當動態部分遠離平面狀態變化時，中點2408可以接近關係三角形的另一個中點，例如中點2410。在示例性方面，中點的這種會聚與該關係三角形的位置處的物品的最大z-方向變化相關。動態材料形狀的變化形成了在z-方向上從物品的主平面延伸的多個面(例如，6個面)體積(multi-facetedvolume)。如將理解的，圖21-24中描繪了有角面；然而，如將在下文圖34-36中討論的，還可以實現彎曲特徵。

返回圖21和圖24，在圖21中描繪了拉脹結構的第一狀態，而在圖24中描繪了拉脹結構的第二狀態。在示例性方面，據設想，拉脹結構的第一狀態可能更適合於較溫暖環境，或當使用者的體溫相比拉脹結構呈第二狀態的溫度處於更高水平時。例如，物品例如衣服物品提供更好的熱傳遞並且因此當呈較小維度狀態時產生冷卻效果。拉脹結構的第一狀態與圖24的第二狀態相比呈較小維度狀態。換言之，在實例性方面，據設想，圖24的第二狀態提供的隔熱係數比圖21的第一狀態所提供的隔熱係數大。

圖25描繪了根據本發明的各方面的形成有載體材料2501和多個動態材料部分的可選擇的拉脹結構2500。實線也被描繪成在動態材料部分之間延伸以突出動態材料部分之間的定向和幾何關係。雖然出於說明性目的而描繪這些實線，但是它們在本發明的示例性方面不意圖被形成於載體材料2501上。

與圖21-24的具有較大定向幾何結構和較小定向幾何結構的動態材料部分不同，拉脹結構2500的動態材料部分事實上是均勻的。據設想，較大定向方面和較小定向方面在某些方面提供結構優勢，同時均勻性質在某些方面可以提供製造性優勢。然而，本發明的方面設想在物品的一個或更多個特定位置中使用至少一個或其他裝置。

拉脹結構2500安置有在關係三角形的頂點和中點處定位的動態材料部分。例如，以參考點2502為中心的部分2506、2510和2514被定位在以參考點2502為中心的關係三角形的頂點處。應注意，為了實現拉脹結構的負泊松比，形成共用關係三角形的頂點的動態材料部分還形成不同關係三角形的中點。換言之，在示例性方面，動態材料部分的形成第一關係三角形的頂點的活性部分將不與另一個關係三角形頂點相交。以點2502為中心的關係三角形的中點是部分2512、2504和2508。

圖26描繪了根據本發明的各方面的拉脹結構2600的維度透視圖，該拉脹結構具有與圖25中描繪的動態材料相似的動態材料的圖案。特別地，代表性中心點2602被描繪成在正z-方向上從其中拉脹材料將呈現非維度狀態的平面延伸。如所示，動態材料部分2604在頂點2606處形成具有捲曲點(crimppoint)的複合形狀。如將在下文圖31-圖33中示出的，該複合形狀參考形成結合的點(例如，捲曲點)的偏轉的反方向的交叉。

圖27描繪了根據本發明的各方面的拉脹結構2700的維度透視圖，該拉脹結構具有與圖25中描繪的動態材料(來自與圖26中討論的表面相對的表面)相似的動態材料的圖案。作為結果，關係三角形2706被描繪成表示在示例性關係三角形的中心點2704的負z-方向上的維度偏轉(使中點在會聚過程中形成6邊物體)。由載體材料2702的相對表面上的動態材料造成的中心點的該偏轉形成了該材料的維度結構。

雖然圖21-圖27描繪了動態材料，其被定位在關係三角形定向部的頂點和中點處並且因此利用複合形狀(例如，捲曲)來實現結構性方面，但是圖28-圖30描繪了拉脹結構，其利用動態材料的機械屬性代替利用簡單曲線/接點來實現結構性方面。換言之，代替如圖21-圖27中所描繪的緊鄰關係三角形之間的延伸，圖28-圖30的動態材料大體上關節式連接相對的關係三角形(例如，其中定位動態材料的關係三角形)。

圖28描繪了根據本發明的各方面的具有形成簡單彎曲的動態材料部分的拉脹結構2800的示例性圖案。例如，示例性關係三角形可以說明性的中心點2810為中心形成並且包括如定位在載體材料2802上的動態材料部分2804、2806和2808。雖然圖21-30中的關係三角形的一般相對定向是相似的，但是如上所討論的，其中動態材料用於引起得到的維度方面的面和部分的關節式連接的方式是不同的。

圖29描繪了根據本發明的各方面的呈局部維度狀態2900的圖28的拉脹結構。出於說明性目的，關係三角形被描繪為具有中心點2910，動態材料部分2912、2914和2916從該中心點徑向地延伸。在該示例性方面，動態材料部分的每個都以從關係三角形的頂點延伸至說明性中心點2910的彎曲軸線為中心。進一步地，在該示例中，動態材料部分被定位(或部分地界定)在它們充當的關係三角形內。

材料部分被設想為圍繞沿縱向軸線延伸的線彎曲，這允許相對側部分作為彎曲作用的結果而會聚。因為動態材料被固定至載體材料或與載體材料以其他方式聯接/形成，所以材料也在這些偏轉軸線處彎曲以形成維度結構。

圖30描繪了根據本發明的各方面的呈維度狀態3000的圖28的拉脹結構。由於動態材料部分(例如，動態材料部分3006)的相互作用，圖30能夠示出中點2004偏轉，該偏轉甚至在不在以中心點3002為中心的關係三角形的中點處使用動態材料的情況下發生。例如，在關係三角形的頂點處的動態材料部分和在緊鄰關係三角形的頂點處的動態材料部分相互作用以造成中點偏轉。

圖31描繪了根據本發明的各方面的示例性動態材料部分3000。如前面討論的和如下文將關於圖37a-圖37d更詳細討論的，動態材料可以與底層載體材料整合、塗敷、聯接或以其他方式物理協作以響應於刺激引起載體材料的維度變化。如前面討論的載體材料可以是形成物品的一部分的任何類型的材料。例如，載體材料可以是形成物品的一部分的編織材料、織物材料、擠出材料、非織物材料或其他柔性材料。

動態材料部分3000通常描繪為具有暴露的頂表面3102的矩形部分。然而，如前面討論的和設想的，動態材料部分可以具有任何形狀(例如，圓形、橢圓形、正方形、矩形、五邊形、六邊形、有機形狀)。為了易於說明複雜結構，在圖31(和下文的圖34)中描繪了矩形形狀。

動態材料部分3000被描繪成具有延伸動態材料部分3000的長度的縱向軸線3104。如前面討論的，在示例性方面，據設想，縱向軸線3104可以與從關係三角形和關係三角形的中心點延伸的線段對齊(或引起該線段)。如下文圖32和33中描繪的，縱向軸線是其上動態材料部分3000同時在正方向和負方向上關節式連接的線。正是沿著共用軸線的正關節式連接和負關節式連接的這種相互作用為動態材料部分3000提供了維度變化，這在縱向軸線3104以及第一過渡線3106和第二過渡線3108的相互作用處產生了尖端(例如，捲曲點)。

在過渡線3106和3108處，動態材料部分3000沿著縱向軸線3104從負關節式連接過渡到正關節式連接。進一步地，過渡線3106和3108與示例性拉脹結構的關係三角形的邊對齊(或產生關係三角形的邊)。雖然術語關係三角形在本文中用作動態材料部分及其關節式連接位置之間的幾何關係的指示物，但是據設想，在示例性方面，任何幾何圖案都可以與動態材料部分3000的一個或更多個關節式連接位置對齊。在示例性方面，過渡線3106從縱向軸線3104形成角，該角與縱向軸線3104和過渡線3108之間產生的角對稱。在示例性方面過渡線和縱向軸線之間的角在面3114(和面3116)中處於22.5度和37.5度之間。因此，過渡線3108和3106之間的角處於45度和75度之間。在示例性方面，過渡線3108和3106之間的角為60度。在示例性方面，當設想其他關係幾何體時，另外的角度也被設想成大於75度以及小於45度。

動態材料部分3000在縱向軸線3104以及過渡線3108和3106之間形成至少四個面。這些面是3110、3112、3116和3114。面3110和3112形成「v」狀結構(如圖32中描繪的)且面3116和3114形成倒置的「v」狀結構(如圖33中描繪的)。在示例性方面，動態材料部分3000的定向影響得到的維度結構。例如，前面討論的圖20的較大定向部分(例如，部分2004、2006和2008)將具有接近圖20的圓形區域2002定向的面3110和3112。進一步地，圖20的較小定向部分將具有接近圖20的圓形區域2002定向的面3116和3114。換言之，據設想，當面3110和3112沿著關係三角形的中點安置時，面3116和3114形成關係三角形的頂點。

圖32描繪了根據本發明的各方面的沿著剖切線32-32的動態材料部分3000的橫截面圖。動態材料部分3000被描繪成具有頂表面3102和底表面3204。還將面3114和3116描繪為它們從縱向軸線3104延伸。

圖33描繪了根據本發明的各方面的沿著剖切線33-33的動態材料部分3000的橫截面圖。動態材料部分3000被描繪成具有頂表面3102和底表面3204。還將面3110和3112描繪為它們從縱向軸線3104延伸。

與上面討論的圖31相似，圖34描繪了根據本發明的各方面的動態材料部分3400。特別地，動態材料部分3400依賴提供用於產生維度的結構形式的(該複合形狀的)複合曲線的凸形曲線和凹形曲線。例如，如下文圖36中描繪的，過渡弧形3408和過渡弧形3406上面形成的面3410和3412在該示例中分別是凸狀的。如下文圖35中描繪的，過渡弧形3408和過渡弧形3406下面形成的面3416和3414在該示例中分別是凹狀的。

過渡弧形3406和3408的半徑可以取決於動態材料部分之間的關係的幾何結構而改變。如關於圖31描繪的，可以改變過渡線偏離縱向軸線3404的角，正如可以改變界定過渡弧形的半徑，以當一起使用多個動態材料部分時實現所需結構和得到的尺寸。

圖35描繪了根據本發明的各方面的沿著剖切線35-35的動態材料部分3400的橫截面圖。在該凹形曲線結構中描繪了面3414和3416。

圖36描繪了根據本發明的各方面的沿著剖切線36-36的動態材料部分3400的橫截面圖。在該凸形曲線結構中描繪了面3410和3412。

因此，據設想，在示例性方面，複合曲線/彎曲可以被實現以由動態材料形成結構性構件。結合至少圖20和圖25討論了複合曲線/彎曲的示例。在示例性方面，進一步設想了簡單曲線/彎曲可以由動態材料實現。結合至少圖28討論了簡單曲線/彎曲關係的示例。進一步地，據設想，簡單和/或複合曲線/彎曲的任意組合可以用於普通物品以通過動態材料實現維度上的所需變化。

依據前述內容，據設想，衣服物品例如襯衫、短褲、長褲、外衣(例如，外套、雪褲、雨褲)或待穿用的任何其他衣服可以被形成為具有拉脹結構，該拉脹結構能夠基於由動態材料施加至底層載體材料的力而在形狀上被改變。該力與由非相關的輸入例如人類施加的力相反。因為設想動態材料被整合至衣服物品內，所以設想其上動態材料被整合的載體材料本質上是柔性的，例如通常用於衣服物品中。在載體材料上定位很多動態材料部分。例如，據設想，動態材料部分可以圍繞共用點以徑向方式被定向。在該示例中，複合形狀(例如，形成捲曲點的複雜彎曲和形成捲曲弧形的複合曲線)由動態材料部分形成。當動態材料意識到刺激例如熱能時，由載體材料和動態材料形成的拉脹結構從第一厚度變化成第二厚度。應理解，結構的「厚度」不受限於組合材料的厚度，而是通過動態材料的棋盤形布置(tessellation)或運動所形成的維度的度量。換言之，該厚度基於處於維度狀態的關係三角形的中心點離該材料在缺乏由動態材料產生的維度時將所定位於的平面偏移距離來度量。又換言之，「厚度」可以是通過拉脹結構的部分的偏移產生的升程形成體積的度量。

製造具有用於形成維度產品的整合於物品中的動態材料的物品的方法可以按很多設想方式發生。例如，據設想，動態材料被整合至物品內。該整合可以包括將動態材料的層壓製品施加至載體材料、將動態材料印刷至載體材料和/或以纖維水平整合動態材料(例如，將動態材料浸漬纖維插入製造的載體材料內)。該整合可以在製造物品的任何階段發生。例如，該整合可以是後加工整合、組裝期間或物品材料將被處理的任何點。進一步地，據設想，動態材料以二維方式被整合併且接下來在後期教導出三維形狀。進一步地，據設想，動態材料以二維方式被插入、教導出相對的二維形狀並且接下來以三維方式形成。

該方法中另外的步驟可以包括一個或更多個偏置部分的整合。偏置部分可以同時整合動態材料(或與動態材料一起整合)。它們可以在晚些時間例如在教導階段被整合，或者它們可以在動態材料暴露於一個或更多個教導階段之後被整合。偏置材料可以按與動態材料所描述的方式被整合，例如印刷、結合、層壓、纖維級整合和/或機械聯接。

製造動態材料整合的物品的示例性方面的另一個步驟包括按第一形狀來設定動態材料。如上文討論的設定可以包括將材料暴露於超過該材料的閾值的刺激。例如，當動態材料是形狀記憶聚合物時，該教導可以在高於或接近材料的玻璃化轉變溫度的溫度下利用熱能進行。

製造動態材料整合的物品的示例性方面的又一個步驟包括將動態材料暴露於足以從第二形狀變化成第一形狀的刺激。在該示例中，第二形狀可以是產生升程狀體積的維度形狀(例如，比第一形狀厚的厚度)。依據刺激例如熱能的施加，動態材料從第二形狀變化成第一形狀。在示例性方面，這種引起從第二形狀變化成第一形狀的刺激的施加可以用於確保第一形狀如教導的被記住。

可滲透的結構

本發明的各方面設想實現動態材料以改變物品的可滲透特性。例如，如關於至少圖10a-圖10c和圖16-圖19b所討論的，據設想，空氣運動和/或水分運動可以通過由動態材料操縱物品來改變。在下文討論的圖38-圖42中描繪了用於促進物品中動態材料驅動滲透性所設想的另外的構思。

圖38描繪了根據本發明的各方面的一系列動態材料段3800。動態材料形成與載體材料聯接的、形成於載體材料之上的、與載體材料整合的或以其他方式連接至載體材料的段，該載體材料形成物品的一部分。動態材料段例如段3802響應於刺激引起載體材料的段和相關部分的伸長。例如，響應於熱能的增大(例如，物品的穿用者的溫度升高)，動態材料段從頭至尾地拉伸。長度的增加可以通過動態材料增大動態材料段的長度的之字形段的一個或更多個之間的角來實現。

圖39描繪了根據本發明的各方面的呈「閉合」定向的動態材料致動的可滲透結構3900。一系列動態材料段例如段3906和3908與雙層材料相關聯。雙層材料具有頂層材料3902和底層材料3904。頂層3902和底層3904具有形成穿過該層延伸的「腮狀物」部分的相對但相應的半菱形切口。該腮狀物部分提供基於頂層3902半菱形切口和底層3904相對的半菱形切口的混合的外觀。

如將在以下附圖中描繪的，當動態材料段3906和3908響應於刺激(例如，熱能增大)延伸時，底層3904通過減小頂層3902半菱形切口的寬度被側向壓縮，這導致底層3904腮狀物段的向上「起皺」。當頂層3902通過底層3904延伸時對頂層3902發生相似作用。這種協調的起皺作用產生了氣體和水分可以通過的通道。

圖40描繪了根據本發明的各方面的呈「開放」定向的動態材料致動的可滲透結構4000。圖40中未描繪動態材料段；然而，設想了使用動態材料段。在示例性方面，動態材料段可以被定位在頂部材料的頂表面上、底部材料的底表面上和/或在頂部材料和底部材料之間。

動態材料致動的可滲透結構4000當其通過頂部材料4001延伸時呈具有底部材料的「起皺」效應的開放狀態。例如，底部材料具有第一腮狀物部分頂表面4002和第一腮狀物部分底表面4004。第一腮狀物部分由頂部材料4001與頂表面部分4003形成。第二腮狀物部分描繪成具有頂部材料4001頂表面部分4006。第二腮狀物部分進一步由通過頂部材料4001延伸的底部材料與底部材料頂表面4010形成。該第二腮狀物部分提供用於熱量、空氣和水分的開口以通過動態材料致動的可滲透結構4000轉移，形成於第二腮狀物部分中的開口用編號4008來標識。在示例性方面，隨著頂部材料的腮狀物部分通過底部材料延伸，在底部材料上重複這種起皺效果。

圖41描繪了根據本發明的各方面的沿著圖40的剖切線41-41的橫截面圖。描繪了頂部材料4001和底部材料4102，以及由每層中的半菱形切口形成的腮狀物部分的混合。例如，頂部材料4001的第一腮狀物部分頂表面4003描繪成經過底部材料4102的腮狀物部分下方。該第一腮狀物部分底部材料4102具有頂表面4002和底表面4004。第二腮狀物部分描繪成具有頂部材料4001，第二腮狀物部分上的頂表面4006經過底部材料4102的下方。在這種開放式結構中，第二腮狀物部分中的底表面4102具有經過頂部材料4001上方的暴露的頂表面4010。通過動態材料的運動的第一腮狀物部分和第二腮狀物部分的開口產生了第二腮狀物部分的熱量和水分可以更容易地穿過的開口4008。

圖42描繪了根據本發明的各方面的呈開放狀態的動態材料致動的可滲透結構4200。特別地，由動態材料部分施加的力的相對方向被示出，以描繪產生空氣可以穿過的通道的開口的方向。據設想，溫度升高的越高，所施加的力的量越大，通過腮狀物結構得到了更大量的開口。因此，滲透性越大，物品越好地排出過度的熱量並且允許冷卻效果，這可以轉化為減小被施加至smp的熱能刺激。因此，據設想，動態材料和載體材料形成自調節被動熱管理系統。換言之，穿用者身體的溫度越高，物品提供的滲透性越大。類似地，當由穿用者排出的熱能降低時，物品的滲透性也降低，直到第一材料和第二材料呈有效閉合形成於腮狀物部分中的通道的協調齊平狀態(coordinatedflushstate)。

鑑於上面設想的方面，用於衣服物品(例如，襯衫、短褲、長褲、外衣、帽子、手套和鞋類)的示例性可滲透結構可以包括第一材料部分，例如本文中作為載體材料提供的那些類型的材料。第一材料具有頂表面和相對的底表面、第一端部和相對的第二端部以及第一側和相對的第二側。可滲透結構還形成有第二材料部分，該第二材料部分具有頂表面和相對的底表面、第一端和相對的第二端以及第一側和相對的第二側。第一材料部分和第二材料部分在彼此的頂部上對齊。

在該示例性可滲透結構中，第一材料形成腮狀物例如半菱形腮狀物。類似地，第二材料也具有腮狀物，該腮狀物對於第一材料的腮狀物可以是相對的、但對稱的腮狀物。在組合時，設想了兩個腮狀物一起操作以形成空氣、熱量和/或水分可以傳遞通過的滲透性通道。然而，還設想了單一腮狀物可以被實施以實現滲透性的所需增大。腮狀物的形成可以與通過材料頂表面和底表面延伸的且在第一側至第二側方向上延伸的腮狀物縫隙一起實現，其中轉折點相比第二端更接近第一端，第一材料腮狀物縫隙形成第一材料腮狀物。據設想，該腮狀物縫隙可以是線性的或彎曲的。例如，線性腮狀物縫隙可以具有作為待形成的半菱形腮狀物的頂點的轉折點。類似地，具有作為該曲線的尖端的轉折點的腮狀物縫隙可以是彎曲的。相比於腮狀物縫隙的起始點，轉折點通常更大程度在第一端或第二端。

來自第一材料的腮狀物和來自第二材料的相應但相對的腮狀物可以一起穿過相對的材料以形成通道狀結構，當維度幾何變化發生時，打開該通道以增大滲透性。該維度變化可以利用聯接到至少第一材料的(聯接到第二材料也沒有問題)動態材料例如形狀記憶聚合物來實現。當刺激被施加至動態材料時，壓縮力或張力通過動態材料施加至第一材料和/或第二材料的一個或更多個部分，引起受影響的部分伸長。在轉折點在遠離平面的z-方向上延伸的地方，伸長力引起起皺效果，其中，在伸長之前，轉折點定位在該平面中。當腮狀物遠離材料安置時，其中它們通過該材料延伸或被形成，該起皺效果本質上形成z-方向上的維度尖端。

本文中提供了示例性方面的製造。然而，據設想，可以實施另外或不同的步驟來實現該製造。該方法可以包括使動態材料與物品整合的步驟。如前面討論的，整合可以包括印刷、結合、層壓和/或纖維級整合。該方法可以包括將動態材料設定為第一形狀。在示例性方面，動態材料可以按之字形方式形成並且接下來按更線性(例如，更直的)方式被設定。在該示例中，若動態材料是響應於熱量的形狀記憶聚合物，則隨著物品的穿用者產生更多的熱量而使動態材料變直，這引起了轉變成一個或更多個腮狀物的開口的伸長力。該方法還包括在第一材料中創造腮狀物和/或在物品的第二材料中創造腮狀物。在示例性方面，可使腮狀物部分接著通過用於形成相對的腮狀物的腮狀物縫隙而延伸。

雖然本文中提供了動態材料和材料組件的具體實施，但是應理解，對於所描繪的機械結構還設想了額外的機械結構和變型。設想了機械結構的一個或更多個部分的大小、幾何結構和定向的變型，同時允許動態材料幫助控制物品的環境條件。因此，儘管通過參考特定方面而在上面描述了構造，但是應理解，在不背離由以下權利要求提供的預期保護範圍的情況下可以對描述的構造作出修改和變更。