CN103337143B

CN103337143B - 使用无线传输热激活反应活性材料的方法

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Publication number: CN103337143B
Application number: CN201310050186.7A
Authority: CN
Inventors: N.W.平托四世; P.W.亚历山大; A.L.布劳恩; N.D.曼凯姆; P.M.萨罗西; A.M.曼斯; N.L.约翰逊; M.维托尔夫
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-02-12
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: DE102013201990A1; DE102013201990B4; CN103337143A

Abstract

本发明涉及使用无线传输热激活反应活性材料的方法。利用能量的无线传输激活热致动的活性材料致动器的致动组件和方法。

Description

使用无线传输热激活反应活性材料的方法

相关申请的交叉引用

此美国非临时专利申请是2008年3月31日提交的、名称为“METHODS OF DEPLOYING A COVER UTILIZING ACTIVE MATERIAL AND AN EXTERNAL HEAT SOURCE”的待决美国非临时专利申请No. 12/059,861（“'861申请”）的部分继续申请并且要求上述'861申请的权益，'861申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体涉及激活热致动的活性材料的方法，更具体地，涉及利用无线传输激活热致动的活性材料以使能或直接导致激活的方法。

背景技术

热致动的活性材料（例如，形状记忆合金，形状记忆聚合物，石蜡，等）的致动器通常需要硬线连通以实现按需激活。更具体地，在这些系统中，包括输入装置或控制器的电路提供电流，其用于直接（例如，通过焦耳加热）或间接地（例如，通过相邻热元件的通电）加热致动器，其中装置或控制器可操作以控制电流和激活信号。不用说，提供硬线连接的需要限制了系统的范围和灵活性，并导致了其他令人关注的问题。例如，应认识到的是，输入装置或控制器和致动器之间的距离由可接受的材料成本，以及根据可用电压的电路内的电阻限制，并且由此应认识到的是需要使用者存在于致动器附近。

发明内容

响应于这些和其他令人关注的问题，此处提供了利用无线传输（即，能量的辐射形式）热激活激活的活性材料致动器的新方法。本发明的方法和致动器构造用于实现按需激活而无需使用电路。通过使用无线介质，可以大大增加输入装置或控制器和致动器之间的间距，从而使能远程激活。最后，本发明特别有用于扩展热激活的活性材料的潜在应用。例如，本发明可在操作者不能在场的危险环境中并在断电期间用于通过固体材料使能按需激活。

一般来说，本发明涉及一种激活热致动的活性材料致动器的方法，并且包括以下步骤：产生无线传输，并将接收元件与传输接合。元件连通地连接到致动器，使得由于与传输接合而修改元件，导致致动器暴露于热能量激活信号。更优选地，元件热连接到致动器，并且由于与传输接合可操作以产生信号。因此，本发明的另一个方面涉及适合使用的致动组件。

上述和其他特征，包括不同类型的致动组件，以及此处构思的接收元件，通过后面附图和详细描述示例。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种激活热致动的活性材料致动器的方法，所述致动器限定外表面，所述方法包括以下步骤：

a. 产生无线传输；

b. 将接收元件与传输接合，其中元件连通地连接到致动器；

c. 由于与传输接合而修改元件；以及

d. 由于修改元件，使致动器暴露于热能激活信号或直接产生信号。

2. 根据方案1所述的方法，其特征在于，步骤a）还包括以下步骤：选择性地按需产生传输。

3. 根据方案1所述的方法，其特征在于，传输是全方向的。

4. 根据方案1所述的方法，其特征在于，元件选自组，所述组基本上由以下组成：施加到表面的涂层，表面处理，邻近表面的外部层，流体，致动器内浸渍的多个颗粒，以及分子添加剂。

5. 根据方案1所述的方法，其特征在于，元件包括烟火或热电材料。

6. 根据方案1所述的方法，其特征在于，元件形成邻近表面的外部层，并且包括发色材料，所述发色材料选自组，所述组基本上由以下组成：光致变色，热致变色，电致变色，加酸显色材料，并且步骤c）和d）还包括以下步骤：修改层的颜色，以便选择性地使得能够暴露于信号。

7. 根据方案1所述的方法，其特征在于，元件形成邻近表面的外部层，并且具有可在第一和第二值之间切换的辐射率，并且步骤c）还包括以下步骤：由于元件与传输接合切换辐射率。

8. 根据方案1所述的方法，其特征在于，传输包括无线电波，并且元件包括陶瓷，并且步骤c）还包括以下步骤：由于元件与传输接合导致陶瓷振动。

9. 根据方案1所述的方法，其特征在于，传输包括紫外线辐射，并且元件是酸浴，其当暴露于紫外线辐射时具有可切换的PH值，并且步骤c）还包括以下步骤：由于元件与传输接合增加酸的PH值。

10. 根据方案1所述的方法，其特征在于，致动器包括热固性形状记忆聚合物基体，传输14包括具有辐射波长的紫外线辐射，元件包括多个光敏分子开关，其还包括聚合物主链上枝接的肉桂酸，并且嵌入基体内，并且步骤c）和d）还包括以下步骤：仅当辐射波长大于阈值波长时，由于元件与传输接合导致共价交联形成。

11. 根据方案1所述的方法，其特征在于，传输选自组，所述组基本上由以下组成：X-射线，微波，紫外线辐射，可见光，无线电波和声波。

12. 根据方案11所述的方法，其特征在于，传输是激光束。

13. 根据方案12所述的方法，其特征在于，束是分开的，以便在多于一个位置处接合致动器。

14. 根据方案1所述的方法，其特征在于，元件可操作以将传输转换成热能激活信号。

15. 根据方案14所述的方法，其特征在于，元件接触致动器，并且步骤d）还包括以下步骤：通过传导加热致动器。

16. 根据方案14所述的方法，其特征在于，传输是红外线辐射，元件具有设置在致动器内的多个碳纳米管，并且步骤c）还包括以下步骤：使用纳米管吸收辐射和耗散热能。

17. 一种适于通过无线传输的选择性激活的致动组件，所述无线传输选自组，所述组基本上由以下组成：X-射线，微波，紫外线辐射，可见光，无线电波和声波，所述致动器包括：

活性材料致动器，其可操作以在暴露于热激活信号或由热激活信号排除时经历根本属性的变化，并且所述活性材料致动器限定外表面；以及

可在第一和第二条件之间切换的接收元件，其连通地连接到活性材料元件，可操作以在第一和第二条件的仅一个中使能或导致活性材料元件暴露于信号，并且构造成使得所述接收元件在与传输接合时在第一和第二条件之间切换。

18. 根据方案17所述的组件，其特征在于，活性材料是形状记忆合金，形状记忆陶瓷，石蜡，或形状记忆聚合物。

19. 根据方案17所述的组件，其特征在于，元件选自组，所述组基本上由以下组成：施加到表面的涂层，表面处理，邻近表面的外部层，材料在其内分散的流体成分，致动器内浸渍的多个颗粒，以及分子添加剂。

20. 根据方案17所述的组件，其特征在于，元件在表面上形成涂层，并且选自组，所述组基本上由以下组成：石墨，黑涂料，氧化物，磷酸盐和发色材料。

附图说明

本发明的优选实施例在下面参照所附附图详细描述，其中：

图1是根据本发明的优选实施例的致动器组件的正视图，致动器组件包括热激活的活性材料致动器和接收元件，其形成外部层或涂层，其中元件接合无线传输；

图1a是根据本发明的优选实施例的图1所示组件的正视图，其中传输是从单激光分开的多激光束；

图1b是根据本发明的优选实施例的图1所示组件的正视图，其中传输是微波辐射，并且组件还包括衰减器；

图2是根据本发明的优选实施例的致动器组件的正视图，致动器组件包括热激活的活性材料致动器，其设置在浴中，其还包括接收元件，其中元件接合无线传输；

图3是根据本发明的优选实施例的致动器组件的正视图，致动器组件包括热激活的活性材料致动器和接收元件，其包括多个微粒，该微粒嵌入致动器内或添加到致动器的分子添加剂，其中元件接合无线传输；

图4是根据本发明的优选实施例的致动器组件的正视图，致动器组件包括多个热激活的活性材料致动器和接收元件，其形成外部层或涂层，并且每个从动地连接到标签支承标记；以及

图5是根据本发明的优选实施例的致动组件的进展，其包括SMP基体，其还包括多个共价键分子开关，经历光切换效果。

附图标记：

10 组件

12 致动器

14 传输； 14a-c 分开激光束

16 源

18 接收元件

20 涂层/层

22 表面处理

24 衰减器

26 共价交联

28 标签。

具体实施方式

参照图1-5，本发明提出了一种新颖的热激活的致动组件10，和利用无线传输14激活热致动的活性材料致动器12以进行激活的方法。更具体地，传输14使能、促进或直接导致激活。通常，传输14具有能量或流体流的任何辐射形式，其能够在源16和制动组件10之间传送能量，而不是被动产生的热辐射，其足以用于直接激活。通过专注于无线传输14，本发明与依赖附近发热系统的被动地产生激活信号的常规致动方法相区别。然而，如下面进一步描述和在'861申请中，不足以直接进行激活的太阳能热辐射被构思在此处用作传输14。应认识到的是，传输14可以选自全范围的电磁波谱，包括γ射线，X-射线，紫外线辐射，可见光，红外辐射，微波，无线电波和长波。传输14可以被选择性地产生（例如，相对于激光技术，如下面进一步描述的），由此进行按需激活，或被动地产生，例如，作为被监测系统（未示出）的副产品。最后，应认识到的是，传输14可以是定向的或是全方向的。

本文所用的术语“致动器”，应在非限制性意义中使用，并且包括活性材料传感器，或“智能”材料构造，其中活性材料感测和致动更大的装置，机构或系统（未示出）。在不同例子中的本发明在此处描述而没有限制，并且适合于任何应用，其中远程热活性材料致动被需要，包括密封的测试腔室，危险的环境，航空航天，军工，汽车，执法，以及食品制备应用。在适于与微波一起使用的情况，例如组件10可用于致动微波炉内的混合装置，或在微波连通期间向接收器打开盖。另外，在汽车设置中，应认识到的是，本发明可用于远程断开电池电源或汽油箱，使得紧急情况响应者在响应事故现场时更安全。

I. 示例性活性材料形态和功能

如本文所用的术语“活性材料”被定义为在暴露于激活信号或由激活信号排除时任何具有根本（即，化学或本征物理）属性的可逆变化的那些材料或复合材料。用于与本发明一起使用的合适的热激活的活性材料包括，但不限于，那些能够记住它们原始的至少一个属性（例如形状）的材料，其能够通过施加外部的热刺激而随后回复，并且包括形状记忆合金（SMA），形状记忆陶瓷，形状记忆聚合物（SMP），高容量石蜡，和类似物。

形状记忆合金通常是指一组金属材料，其具有当受到适当热刺激时返回到一些先前限定的形状或尺寸的能力。形状记忆合金能够经受其中它们的屈服强度，刚度，尺寸和/或形状作为温度的函数而改变的相变。一般来说，在低的温度，或马氏体相，形状记忆合金可以是伪塑性变形的并且在暴露于一些较高的温度时将变换到奥氏体相，或母相，返回到它们形变之前的形状。

形状记忆合金在多种不同的温度相关相中存在。这些相的最普遍利用的是所谓的马氏体相和奥氏体相。在下面的讨论中，马氏体相通常是指更可变形的、较低温度的相，而奥氏体相通常是指更刚性的、较高温度的相。当形状记忆合金在马氏体相和被加热时，它开始变化为奥氏体相。这种现象开始的温度通常被称为奥氏体开始温度（A_s）。这种现象完成的温度被称为奥氏体结束温度（A_f）中。

当形状记忆合金在奥氏体相中和被冷却时，它开始变化为马氏体相，这种现象开始的温度被称为马氏体开始温度（M_s）。奥氏体完成到马氏体转变的温度被称为马氏体结束温度（M_f）。因此，与形状记忆合金一起使用的合适的激活信号是热激活信号，其具有一定大小以引起马氏体相和奥氏体相之间的转变。

形状记忆合金可以表现出单向形状记忆效应，本征双向效应，或非本征双向形状记忆效应，其取决于合金组分和处理历史。退火的形状记忆合金通常只表现出单向形状记忆效应。在形状记忆材料的低温形变之后充分加热将诱发马氏体向奥氏体的相变，并且材料将恢复原始的、退火的形状。因此，单向形状记忆效应只在加热时被观察。表现出单向形状效应的包括形状记忆合金组分的活性材料不会自动重新成形，并且要求外部机械力来使形状恢复到其以前的构造。

本征和非本征的双向形状记忆材料其特征在于在加热时从马氏体相到奥氏体相形状过渡，以及在冷却时从奥氏体相返回马氏体相的额外形状过渡。表现出本征形状记忆效应的活性材料由形状记忆合金组分制成，该组分将导致活性材料由于上述相变自动地使它们自身重新成形。本征的双向形状记忆行为必须通过处理在形状记忆材料中被诱发。这些程序包括在马氏体相中的材料的极端形变，在约束或载荷下的加热-冷却，或表面改性，如激光退火，抛光或喷丸处理。一旦材料已经被训练成表现出双向形状记忆效应，低温和高温状态之间的形状变化通常是可逆的，并且通过高数量的热循环仍然存在。相对比，表现出非本征的双向形状记忆效应的活性材料是复合材料或多组分材料。它们将表现出单向效应的合金与提供恢复力以重新成形原始形状的其他元件结合。

当加热时形状记忆合金记忆其高温形式的温度可以通过合金组分中的轻微变化并通过热处理调整。例如在镍-钛形状记忆合金中，其可以从高于约100^oC变化到低于约-100^oC。形状恢复过程仅在几度的范围内发生，转变的开始或结束可以被控制在一度或二度内，这取决于希望的应用和合金组分。形状记忆合金的机械性能在其转变的整个温度范围上非常大的变化，典型地为系统提供形状记忆效应，超弹性效应和高阻尼能力。

合适的形状记忆合金材料包括，但不限于，镍-钛基合金，铟-钛基合金，镍-铝系合金，镍-镓基合金，铜基合金（例如，铜-锌合金，铜铝合金，铜-金，和铜-锡合金），金-镉基合金，银-镉基合金，铟-镉基合金，锰-铜基合金，铁-铂基合金，铁-铂基合金，铁-钯基合金，等等。合金可以是二元合金，三元合金或任何更高级数，只要合金组分表现出形状记忆效应，例如，在形状取向，阻尼能力等等的变化。

因此，对于本发明的目的，应认识到的是，SMA当加热到它们的相变温度以上时表现出近似2.5倍的模量增加和直到8%的尺寸变化（取决于预应变量）。应认识到的是，在SMA是单向操作时，偏置力返回机构（如弹簧）将需要SMA返回到其起始构造。最后，应认识到的是，可以使用焦耳加热来使整个系统电子可控。

热激活的形状记忆聚合物（SMP）是表现出以下属性的聚合物。首先，它们的弹性模量基本上在狭窄转变温度范围上变化（通常1-3数量级）。第二，通过改变聚合物的组分，温度范围可以被调整以处于宽范围内，该范围包括为0至150^oC间隔。第三，在高于转变范围的温度处在弹性响应中具有有限弹力高水平，其中模量相当程度地保持不变。

除了弹性模量，例如对湿气的渗透性和折射率的属性也表现出在转变温度范围上的显著变化。由其他刺激，如光和湿度，激活的形状记忆聚合物显示出类似的行为，其中属性变化在对应于特定刺激的有限分开的离散值的范围上发生。这些属性是聚合物形态的结果，该聚合物包含由两种类型的交联（不可逆的和可逆的）连接的原子链。通过供给足够的热能以使聚合物温度升高到高于热激活的SMP中的转变范围，后者可以被打破。在这种条件下，聚合物中的链仅由不可逆的交联保持在一起。因此，聚合物的弹性模量是低的，并且材料可以被拉伸到高应变（例如，直到300％）。由于交联的减少，聚合物链可以相对于彼此移动显著的距离以适应大应变，而不引起可逆的交联的破坏，并且因此没有塑性破坏。如果在聚合物被冷却到低于转变范围的温度时维持该形变，可逆的交联在它们的新位置中的聚合物链之间形成。交联的增加的密度约束聚合物链的相对运动，并且因此增加材料的刚度。新形成的可逆的交联用于在转变范围以上在作用到聚合物的形变中锁定。

实验已经表明聚合物可以在延长的时间段（例如，直到6个月）保持形变的形状，只要它们在转变范围以下在聚合物的弹性限制内加载并且材料温度不升高进入或超过转变范围。转变范围以上的聚合物的随后加热导致可逆的交联破坏，并且如果材料没有外部载荷在转变范围以上恢复先前诱发的形变。应变恢复通常是接近全部的（例如，98％或更多）。因此，SMP可以通过使它们形变到转变范围以上和冷却它们到转变范围以下而获得暂时形状。原始形状可以通过简单地在外部载荷不存在的情况下将聚合物加热到转变范围以上而恢复。

根据的聚合物形态的性质，可以形成各种各样的SMP。分类SMP的一种方法基于交联的性质。热固性SMP中的不可逆的交联由共价键形成。热塑性SMP没有真正不可逆的交联。它们具有两个或更多类型的可逆的交联，其中有限分离的温度范围上形成和破坏。任何温度（在其上聚合物以上述特定的方式行为）能够作为材料的转变范围被处理。通常，落入材料的正常操作条件范围内的最低温度范围被用作转变范围。只有当材料被加热到高于它的转变范围时，对应于该范围和所有较低范围的交联被破坏。在较高的温度下破坏和形成的交联是不受影响的，并且在这类SMP中起到不可逆的交联的作用。

可逆的交联是次级键，其包括氢键，离子键，和范德华力，其会导致直链分子（尤其是具有相同的立构规整度和可忽略的侧基的那些）结晶。不可逆的交联产生缠结和共价交联，并且对于一些光激活的SMP可以是可逆的。主链可以是热塑性（即，基本上是线性分子的一维共价网络）。主链中的链接不是交联，而是链中的非相邻原子之间的链接。因此，不是一维网络，存在非交联的网络，其由于一维的性质而在被加热到软化温度以上时容易地流动，这促进了主链段之间的相对滑动。这样，聚合物可以通过加热到软化温度以上而容易地重新成形。

在热固性SMP中，三维共价网络具有交联的网络，其在加热时不流动。代替地，其燃烧或点燃到特性温度以上，因为三维共价网络限制主链段的运动。这样，提供了更好的结构属性，以及耐热和耐化学性。在热塑性SMP中，原始/永久的形状由硬链段产生的物理交联设置；而在热固性SMP中，可以没有硬链段。永久的形状通过在（软）链段之间形成共价交联设置。

因此，对于本发明的目的，应认识到的是，SMP当加热到它们的成分（其具有较低的玻璃化转变温度）的玻璃化转变温度以上表现出模量的急剧下降。如果在温度下降时载荷/变形被维持，变形的形状将在SMP中设置直到其在没有载荷（在这种条件下其将返回到其模制的形状）时被达到。尽管SMP可以在块，片，板，格，束，纤维或泡沫的形式不同地使用，它们需要它们的温度在它们的成分（其具有较低的玻璃化转变温度）的玻璃化转变温度以上，即在低温环境中的连续功率输入以保持在它们的低模量状态。

II. 示例性组件实施方式，和激活方法

返回到本发明的结构构造，组件10包括活性材料致动器12和接收元件18，其能够与传输14连通。在图1-4中示出了示例性致动器12，其呈现导线构造，其限定外表面。术语“导线”应以非限制性的意义使用，并且包括条带，缆线，辫，链，或其它等同的拉伸结构；而且，应认识到的是，本发明的组件10和方法可以与无导线致动器构造一起使用，例如片，网格，三维结构。

接收元件18被构造成在与传输14接合时使能，促进，或直接产生激活信号，并且可以采取施加到表面的涂层，表面处理，邻近表面的外部层，包封致动器12的流体，致动器12内浸渍的多个颗粒的形式，并且优选地在致动器12的顶层内，或添加到致动器组分的高分子添加剂。涂层和/或层20（图1-4）优选地是柔性/可模塑的，并且构造成通过更快或更慢地响应激活信号，更快或更慢地重新设置或冷却，或对被传输的不同能量带反应而限制热激活的转变。适于使用的表面处理22包括蚀刻，磨蚀，氧化，或抛光以诱发相似的效应到复合材料的、层状的或成分多样的（即，分级的）涂层。此外，如本文所用的术语“表面处理”应包括微特征，例如尺寸和/或形状的积极或消极表面特征，其导致表面变得或多或少对特定频率信号敏感，以及大尺度特征，例如SMA导线12的成环或卷绕。

在优选的实施方式中，接收元件18可操作以改变辐射率，或以其他方式改变表面的热传递特性，以便有选择地使能和/或促进激活。也就是说，元件18可以遮盖表面，并且在与传输14接合时可在第一和第二辐射率之间切换。第一辐射率优选地比第二辐射率大10%，更优选地大25%，最优选地大50％。例如，元件18可以具有邻近表面的外部层或涂层20，其包括发色材料。更具体地，元件18可以包括光致变色，热致变色，电致变色，或加酸显色材料，以便能够分别接受光，热，电，或酸性物质。每个上述传输14可操作以修改发色元件18的颜色，以便有选择地使得激活信号能够通过表面。因此，在该构造中，当希望激活时，传输14被产生或停止，以便修改涂层或层18的颜色到可得到颜色的更热吸收（即，较小的反射）的状态。

为了长距离上进行精确激活（其中提供了足够的视线），本发明的优选实施例采用激光16，和激光束传输14（图1a）来加热致动器12。束14可以平行地传输到致动器12，如隐线类型所示的，其中充分地相邻。这就是说，在平行的情况下，束14必须被传输使得致动器12在其的热影响区域内。更优选地，传输14包括多个束14a-c（图1a），其定向为在多个位置处或从多个侧接合致动器12，以便促进更均匀的加热。束14a-c优选地从单个源16分开，如连续地在图1a所示的。如图1所示，例如，束14a-c优选地以一定角度接合致动器12，更优选地以接近90度的角度，从而增加接合的接触表面积。

在此构造中，接收元件18可以是由表面限定的结构构造，并且可操作以促进由致动器12的热量吸收（图1a）。在微特征被限定的情况下，元件18可以通过束14的相和/或频率调和，并且更优选地可以由此产生。例如，高功率脉冲Nd:YAG激光16的两个或多个束可以用于产生二维干涉图案。以合适的干涉图案，形状记忆合金致动器12的形态和相微结构可以协调以促进加热。在另一个例子中，接收元件18还可以包括光电流体（图2）或单元，或烟火涂层（图1），其在接合激光束14时释放足够的热能变换致动器12。此外，应认识到的是，用于提高激光的吸收的其他合适的接收元件18可以被使用，包括石墨，其应用为气溶胶喷雾，黑涂料，和在水浴中应用的某些氧化物/磷酸盐。

在其它实施例中，来自传输14的能量直接转换成激活信号，并且通过辐射，对流或传导自主地传送到致动器12。例如，并且如前面提到的，在传输是微波辐射的情况下，本发明的组件10构思使用适当的接收元件18，其热连接到致动器12，和适当的波导器/衰减器24（图1b），其可操作以引导微波传输14到其中。例如，组件10可以包括接收元件18，其由箔缠绕的层20组成，以及由缠绕20包封的SMA导线12。在这里，应认识到的是，微波传输14将快速地加热缠绕20，导致缠绕20通过传导激活导线12。

此外，在传输14是不充分的热辐射的情况下，接收元件18可以包括烟火或热电材料，也在层或涂层20中。替代地，并且如在'861申请中所述的，接收元件18可以构成与致动器12直接接触的面板，其中面板可操作以将太阳能热辐射转换成放热反应（烟火），或电流（热电），其足以产生激活信号。

替代地，传输14可以构造成通过振动接收元件18而产生激活信号。在传输14包括无线电波的情况下，例如，元件18可以构成能够接受波14的频率的陶瓷涂层或层20。在这里，组件10被构造成使得导致陶瓷18由于接合传输14的振动。通过振动，热能量被产生和激活信号被传递到相邻的致动器12。

在另一种替代方案中，组件10可以构造成导致放热反应，其在致动器12附近释放热能。在传输14是紫外线辐射的情况下，例如，接收元件18可以是有机酸（图2），其具有当暴露于紫外线辐射时可切换的PH值。一旦切换到更高的PH值，酸18可以在反应中直接使用，或可以作为催化剂。相反地，应认识到的是，更强的酸18可以用于驱动吸热反应（一个是冷却）来停用系统。更强的酸18也可以用于产生涂层20中或浴中的导电性的变化，以便允许电信号的输送来驱动激活。

最后，在将无线传输14转换为激活信号的另一例子中，接收元件18可以具有致动器12内浸渍的多个多壁碳纳米管，并且更优选地在致动器12的上层内（图3）。应认识到的是，纳米管18能够接受红外辐射14，并且能够吸收辐射并将它作为热能耗散。在特定的实施例中，包括（1-10-25% w/w）的多壁碳纳米管18的复合材料可以均匀地分散在聚氨酯基热塑性SMP基体中。应认识到的是，这样的复合材料将容易受到普通意义上的直接热激活（例如，使用加热枪），但也容易受到红外线辐射（其中波长在660和1000nm之间）和焦耳加热（由于纳米管的导电性）。示例性SMP由半结晶（弱有序的）硬链段（其具有近似150ºC的转变温度）和软链段（其具有近似48ºC的转变温度的应力诱发结晶）形成。碳纳米管18用作应变集中，其促进应力诱发结晶，并且改进模量，恢复应力，和R _r。最后，应认识到的是，碳纳米管含量中的2.9% v/v（即，5% w/w）增加相比于基体聚合物12使R _f从0.56增加至0.7并且受约束的恢复应力从0.6增加至1.4 MPa。

同样地，在致动器12由光敏热固性形状记忆聚合物基体形成，和传输14是具有辐射波长λ的紫外线辐射的情况下，接收元件18可以包括多个光敏分子开关，其组成基体并且可操作以模拟热激活（图3和图5）。合适的开关18由形成到基体的分子添加剂的聚合物主链上枝接的肉桂酸（CA）提供。当λ大于阈值波长（例如，波长260 nm）时使得共价交联26在开关18中形成；并且当λ小于阈值波长时交联26停止（图5）。结果，由于在交联形成期间在基体内的软链段的增加的作用，致动器12经历激活类的转变。在特定的例子中，基体可以包括n-丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸羟乙酯和乙二醇1丙烯酸酯2 CA（HEA-CA），其由聚（丙二醇）二甲基丙烯酸异分子聚合和交联。

图5示出了光切换效果的进展，其中基体在其暴露于UV辐射（其具有大于260 nm的λ）之后被拉伸。接着，除去外部应力以允许致动器-接收元件基体以恢复应变的一部分；并且最后，在光裂解步骤期间基体暴露于UV辐射（其具有小于260 nm的λ），其允许致动器12恢复残余应变并返回到其更高的模量状态。

在优选的实施方案中，前述组件10的两个或多个可结合以使能由多个类型的传输14的致动（图4）。例如，在适于用作监视器或仪表的情况下，组件10可以包括多个SMA导线12，其每个从动地连接到指示标签28支承标记，并且连通地连接到不同接收元件18的涂层/层20，只有当接合多种类型（例如，射频，激光，和微波）的传输14之一时，接收元件可操作以进行相关导线12的激活。此外，应认识到的是，不同接收元件18可被涂覆在相同的导线12上，使得其不同区域将响应于不同识别度的不同传输类型。

已经参照示例性实施例描述了本发明；本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种改变并且等同物可以替代其元件。此外，可以进行许多修改将特定情况或材料适应于本发明的教导，而不脱离其实质范围。因此，预计的是，本发明并不限定于用于执行本发明所构思的最佳模式而公开的特点实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

术语“一”和“一个”在本文中并不表示数量的限制，而是表示所引用的项目的至少一个的存在。后缀“（s）”如本文所使用的旨在包括其修改的术语的单数和复数，从而包括一个或多个该用语。在整个说明书中对“一个实施例”，“另一实施例”，“一个实施方式”等等的参考意味着结合本文所述的至少一个实施例中包括的实施例描述的特定元件（例如，特征，结构，和/或特性），并且在其它实施例中可以或可以不存在。此外，应理解的是，在各种实施例中可以任何合适的方式结合所述的元件。

Claims

1.一种激活热致动的活性材料致动器的方法，所述致动器限定外表面，所述方法包括以下步骤：

a. 产生无线传输，其中无线传输选自组，所述组由以下组成：X-射线，微波，红外线辐射，紫外线辐射，可见光，激光，无线电波和声波；

b. 将接收元件与传输接合，其中元件连通地连接到致动器；

c. 由于与传输接合而修改元件，其中通过将传输转换成热能激活信号，修改元件以直接产生元件中的热能激活信号；以及

d. 使致动器暴露于热能激活信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a）还包括以下步骤：选择性地按需产生传输。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输是全方向的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，元件选自组，所述组基本上由以下组成：施加到表面的涂层，表面处理，邻近表面的外部层，流体，致动器内浸渍的多个颗粒，以及分子添加剂。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，元件包括烟火或热电材料。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，元件形成邻近表面的外部层，并且包括发色材料，所述发色材料选自组，所述组基本上由以下组成：光致变色，热致变色，电致变色，加酸显色材料，并且步骤c）和d）还包括以下步骤：修改层的颜色，以便选择性地使得能够暴露于信号。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，元件形成邻近表面的外部层，并且具有可在第一和第二值之间切换的辐射率，并且步骤c）还包括以下步骤：由于元件与传输接合切换辐射率。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输包括无线电波，并且元件包括陶瓷，并且步骤c）还包括以下步骤：由于元件与传输接合导致陶瓷振动。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输包括紫外线辐射，并且元件是有机酸浴，其当暴露于紫外线辐射时具有可切换的PH值，并且步骤c）还包括以下步骤：由于元件与传输接合增加酸的PH值。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，致动器包括热固性形状记忆聚合物基体，传输包括具有辐射波长的紫外线辐射，元件包括多个光敏分子开关，其还包括聚合物主链上枝接的肉桂酸，并且嵌入基体内，并且步骤c）和d）还包括以下步骤：仅当辐射波长大于阈值波长时，由于元件与传输接合导致共价交联形成。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输是激光束。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，束是分开的，以便在多于一个位置处接合致动器。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，元件接触致动器，并且步骤d）还包括以下步骤：通过传导加热致动器。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传输是红外线辐射，元件具有设置在致动器内的多个碳纳米管，并且步骤c）还包括以下步骤：使用纳米管吸收辐射和耗散热能。

15.一种适于通过无线传输的选择性激活的致动组件，所述无线传输选自组，所述组基本上由以下组成：X-射线，微波，紫外线辐射，可见光，无线电波和声波，所述致动器包括：

可在第一和第二条件之间切换的接收元件，其连通地连接到活性材料致动器，可操作以在第一和第二条件的仅一个中使能或导致活性材料致动器暴露于信号，并且构造成使得所述接收元件在与传输接合时在第一和第二条件之间切换。

16.根据权利要求15所述的组件，其特征在于，活性材料是形状记忆合金，形状记忆陶瓷，石蜡，或形状记忆聚合物。

17.根据权利要求15所述的组件，其特征在于，元件选自组，所述组基本上由以下组成：施加到表面的涂层，表面处理，邻近表面的外部层，材料在其内分散的流体成分，致动器内浸渍的多个颗粒，以及分子添加剂。

18.根据权利要求15所述的组件，其特征在于，元件在表面上形成涂层，并且元件选自组，所述组由以下组成：石墨，黑涂料，氧化物，磷酸盐和发色材料。