CN104582518B - 针对可调节的物理透气性特性整合至物品的动态材料 - Google Patents

Abstract

一种针对可调节的物理特性(例如，美感性、功能性)将动态材料整合至物品的系统和方法。例如，响应于人类身体热量，动态材料可以改变形状以允许衣服物品中的额外的透气性。类似地，响应于水分的存在，衣服物品可以关闭通风孔以防止将雨水引入物品的内部部分之内。形状变化材料可以改变仅仅影响由形状变化材料所形成的特征的形状。形状变化材料可以改变影响作为整体的物品的几何结构(例如，突起、浅凹、通风孔，等等)的形状。

Description

针对可调节的物理透气性特性整合至物品的动态材料

发明背景

动态材料是能够响应于刺激而改变形状的材料。刺激可以是热能(或缺乏热能)、含水量(或缺乏含水量)、光(或缺乏光)、电流(或缺乏电流)、磁影响(或缺乏磁影响)的形式和其他形式的刺激。

发明概述

本发明的各方面涉及针对可调节的物理特性(例如，美感性、功能性)将动态材料整合至物品的系统和方法。例如，响应于人类身体热量，动态材料可以改变形状以允许服装物品中的额外的透气性或升程(loft)。类似地，响应于水分的存在，服装物品可以关闭通风孔以防止将雨引入物品的内部部分之内。形状变化材料可以改变仅影响由形状变化材料形成的特征的形状。此外，据设想，形状变化材料可以改变影响作为整体的物品的几何结构(例如，突起、浅凹、通风孔，等等)的形状。

提供本概述以简化的形式介绍构思的选择，这在下面的详细描述中进一步描述。本概述既不意图识别所要求主题的关键特征或者基本特征，也不意图用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图简述

下面参照附图详细地描述本发明的说明性实施方式，通过引用将其合并于此，并且在附图中：

图1描绘了根据本发明的各方面的包括基础材料和反应性结构的示例性的反应性材料部分；

图2描绘了根据本发明的各方面的示例性的反应性结构；

图3-图7描绘了根据本发明的各方面的利用反应性结构和非反应性结构的呈活性状态的示例性构造；

图8描绘了根据本发明的各方面的结合至具有多个纬线和经线的织物材料内的动态材料；

图9描绘了根据本发明的各方面的具有设定变形的织物材料；

图10A-图10C描绘了根据本发明的各方面的衣物的选定部分的可变的孔；

图11A-图12B描绘了可以用于本文中设想的一个或更多个方面的示例性电激活聚合物(EAP)；

图13描绘了根据本发明的各方面的响应于所施加的刺激而填充间隙空位的形状变化结构；

图14描绘了根据本发明的各方面的几何材料的平面图；

图15描绘了根据本发明的各方面的、图14的在第一方向上延伸的形状记忆聚合物构件和在相反方向上延伸的其他形状记忆聚合物构件的透视图；和

图16-图19B描绘了根据本发明的各方面的利用动态材料打开和关闭结合至物品的通风结构的折曲通风孔(reflex vent)构思。

图20描绘了根据本发明的各方面的载体材料上的成形且定向的动态材料的示例性拉胀结构；

图21描绘了根据本发明的各方面的拉胀结构，其具有相对于与图20中讨论的拉胀结构相似的图案的定位线以示出各部分相对于彼此的定向和放置，以便响应于刺激实现所需的Z-方向变化；

图22描绘了根据本发明的各方面的示例性关系三角形，其描述呈第一状态和呈第二状态的拉胀结构中的各部分的关系；

图23描绘了根据本发明的各方面的由动态材料部分和载体材料形成的呈维度状态的拉胀结构；

图24描绘了根据本发明的各方面的呈与图20、21和23中讨论的那些结构相似的维度状态的拉胀结构；

图25描绘了根据本发明的各方面的形成有载体材料和多个动态材料部分的可选择的拉胀结构；

图26描绘了根据本发明的各方面的拉胀结构的维度透视图，该拉胀结构具有与图25中描绘的动态材料相似的动态材料的图案；

图27描绘了根据本发明的各方面的拉胀结构的维度透视图，该拉胀结构具有与图25中描绘的动态材料(来自与图26中讨论的表面相对的表面)相似的动态材料的图案；

图28描绘了根据本发明的各方面的具有形成简单弯曲的动态材料部分的拉胀结构的示例性图案；

图29描绘了根据本发明的各方面的呈局部维度状态的图28的拉胀结构；

图30描绘了根据本发明的各方面的呈维度状态的图28的拉胀结构；

图31描绘了根据本发明的各方面的示例性动态材料部分；

图32描绘了根据本发明的各方面的动态材料部分3000沿着剖切线32-32的横截面图；

图33描绘了根据本发明的各方面的动态材料部分3000沿着剖切线33-33的横截面图；

图34描绘了根据本发明的各方面的动态材料部分；

图35描绘了根据本发明的各方面的动态材料部分沿着剖切线35-35的横截面图；

图36描绘了根据本发明的各方面的动态材料部分沿着剖切线36-36的横截面图；

图37A-37D描绘了根据本发明的各方面的动态材料部分、偏置材料(biasingmaterial)和一种或更多种载体材料的示例性布置；

图38描绘了根据本发明的各方面的一系列动态材料段；

图39描绘了根据本发明的各方面的呈“闭合”定向的动态材料致动的可渗透结构；

图40描绘了根据本发明的各方面的呈“开放”定向的动态材料致动的可渗透结构；

图41描绘了根据本发明的各方面的沿着图40的剖切线41-41的横截面图；和

图42描绘了根据本发明的各方面的呈开放状态的动态材料致动的可渗透结构。

发明详述

具体描述了本发明的各实施方式的主题以满足法定需求。然而，该描述自身并不意图限制本专利的范围。相反，结合其他现有的或未来的技术，本发明人已设想到还可能以其他方式使所要求的主题具体化，以包括不同元件或元件的组合，它们相似于本文件中所描述的那些。

本发明的各方面涉及针对可调节的物理特性(例如，美感性、功能性)将动态材料整合至物品的系统和方法。例如，响应于人类身体热量，动态材料可以改变形状以允许服装物品中的额外的透气性和/或升程。类似地，响应于水分的存在，服装物品可以关闭通风孔以防止将雨引入物品的内部部分之内。形状变化材料可以改变仅影响由形状变化材料形成的特征的形状。此外，据设想，形状变化材料可以改变影响作为整体的物品的几何结构(例如，突起、浅凹、通风孔，等等)的形状。

设想了多种机构、材料和材料的应用。进一步地，可以使用机构、材料和/或材料的应用的任何组合。即使本文中明确叙述了仅一个特定组合，也应理解，可以实现并设想多种可选择的实施方式。例如，即使当连同油墨应用一起描述形状记忆聚合物以形成可调节大小的孔时，也应设想到磁反应性材料或电活性材料可以用作可选择的装置。进一步地，也设想本文中未明确讨论的其他材料。例如，虽然以下的部分可能明确地集中在聚合物类物质，但是应设想到任何潜在的动态材料都可能被取代(例如，金属的、有机的/天然的)。进一步地，本文中提供的机构事实上仅是示例性的并且不是限制的。反而，本文中所明确叙述的机构意图提供引导，以便使一种或更多种材料的潜在实施提供环境响应性机构。因此，本文中固有地设想并提供了额外的机构。

在示例性方面，本文中提供的材料、材料应用和/或机械结构设想为被结合至一种或更多种物品。物品是以下物品：服装(例如，内衣、衬衫、长裤、袜子、帽子、手套，等等)、鞋类(例如，鞋、靴子、凉鞋)、衬垫/保护装置、装饰物、外衣(例如，外套、雨衣，等等)，及类似物。因此，在示例性方面，据设想，物品包括被人类穿用或使用的并且能够响应于一种或更多种刺激以改变由刺激产生的特性的任何部件。

材料

设想成以具有一种或更多种潜在的物理反应性反应的动态材料包括但不限于形状记忆聚合物、形状记忆合金、电活性聚合物、磁反应性材料及类似物。如前所讨论的，设想了能够响应于一种或更多种刺激的另外的材料。例如，据设想，响应于热能(或响应于刺激而产生的热量)的材料引起物理形状变化。可选择的材料的实例是其中磁刺激被转化成热能而热能转而引起物理变化的材料。类似地，设想了这样一种材料，其有效接收光能形式的能量，光能接下来被转化为热能，而对该热能的物理变化即为响应。

形状记忆聚合物(“SMP”)是这样的材料，当施加刺激时，该材料返回到至少一种设定形状。设定形状是在人类或其他机器不具体操作的情况下，材料被设定形成的形式(二维或三维)。例如，SMP可以是1英寸宽乘3英寸长、1/32英寸厚的具有弹簧状线圈的设定形状的聚合物材料的带。在该示例中，当外部刺激例如热能被引入SMP材料时，在不进行物理操作或其他成形过程的情况下，材料从当前形状(例如，扁平带状)变成设定状态(例如，弹簧状线圈)。因此，SMP可以讨论成具有至少两种形状：第一形状，其是当引入具体刺激时SMP将试图形成的设定形状，和第二形状，其是除第一形状之外的形状。

设想为引起材料例如SMP返回至设定形状的刺激可以是热能(例如，热)、减弱的热能状态(例如，冷)、光、水分、电、磁、及其他形式的能量(缺乏能量)和环境条件。在示例性方面，据设想，刺激与人体相关。例如，据设想，皮肤温度和/或含水量的变化是足以使SMP从第二形状变化成第一设定形状的刺激。在示例性方面，据设想，在30摄氏度至40摄氏度的温度范围内刺激SMP从第二状态过渡至第一状态。进一步地，据设想，SMP可以具有热反应性的处于3摄氏度窗口内的有效区。例如，当人类皮肤温度在身体活动期间从34摄氏度变化至37摄氏度时，SMP通过从第二形状(例如，具有闭合孔、具有较大的升程特性)变化至第一设定形状(例如，具有开口、具有较小的升程特性)而起作用。设想其他热范围。也设想其他类型的刺激。

虽然SMP的前面讨论已集中于两种位置材料(例如，设定形状和任何其他形状)，但是据设想，可以利用三种或更多种形状的SMP。例如，据设想，可以利用具有第一温度下的第一设定形状、第二温度下的第二设定形状和低于第二温度的所有其他温度下的第三形状的SMP。多种设定形状聚合物可以由具有不同的反应温度或针对不同的刺激强度的两种或更多种SMP的复合材料形成。在示例性方面，多种设定形状聚合物的利用可以提供非二元效果，以致可以实现较大程度的形状操作控制。

在其他示例性方面，本文中提供的用于实现功能性概念的一个或更多个的材料可以响应于电输入，如下文中关于图11A至图12B将更详细地讨论。进一步地，据设想，该材料可以响应于磁输入，例如磁反应性材料。如前所讨论，对本文提供的一个或更多个方面而言也将可选择的材料设想为适当选择。

在本发明的示例性方面，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时加速从第二状态返回至第一状态。例如，随着温度升高而从维度状态变成较平的状态的SMP可以利用层压的或以其他方式连结的偏置材料返回至第一维度状态。在示例性方面，当施加足够强度的刺激时，由SMP(或任何动态材料)施加的力可以大于由偏置材料施加的机械阻力，这允许SMP克服由偏置材料提供的阻力。因此，据设想，选择并操作偏置材料以调节引起SMP的尺寸变化的响应刺激强度。该可调节性允许将动态材料调整至具体刺激范围(例如，某些体温范围)的能力。偏置材料可以由任何材料例如具有不同刺激响应范围的动态材料形成。进一步地，据设想，偏置材料可以是非动态材料。进一步地，偏置材料可以选自许多合适材料，例如复合材料、聚合物、有机材料、金属材料、及类似物。

偏置材料可以与动态材料一起被层压，其可以与动态材料一起被整合，其可以接近动态材料定位，诸如此类。例如，图37A-图37D描绘了根据本发明的各方面的动态材料部分、偏置材料和一种或更多种载体材料的示例性布置。

图37A描绘了具有定位在第一表面上的动态材料3704和相对表面上的相关偏置材料3706的载体材料3702。图37B描绘了具有偏置材料3712和定位在共同表面上的动态材料3710的载体材料3708。虽然图37B描绘了载体材料3708和动态材料3710之间的偏置材料3712，但是据设想，偏置材料和动态材料可以按可选择的关系进行布置。图37C描绘了第一载体材料3714和第二载体材料3720，在它们之间具有偏置材料3718和动态材料3716。最后，图37D描绘了载体材料3722和第二载体材料3726，在它们之间保持有动态材料3724(或在可选择的方面是偏置材料)。在该示例性方面，偏置材料3728被定位在第二载体材料3726的与动态材料3724相对的表面上。据设想，在本发明的各方面中可以实现载体材料、动态材料和偏置材料的不同布置。

因此，据设想，响应于刺激，动态材料从不同的几何构型(例如，第二状态)返回至几何构型(例如，第一状态)。当提供足够水平的刺激时，偏置材料可以提供使偏置材料成为第二状态的阻力。据设想，偏置材料提供足以使动态材料(及物品的其他部件)将动态材料的形状改变成第二形状的量的力。然而，当所提供的刺激超过平衡水平的阈值时，动态材料施加比由偏置材料提供的力大的力。在刺激的该临界点(tipping point)，动态材料将形状改变成第一状态的形状。当除去刺激(或降低到阈值水平以下)时，偏置材料对动态材料施加更大的力以返回至第二状态。结果，在示例性方面，可以实施单一状态的动态材料(即，单一的学习的几何条件)以实现双状态功能。

材料应用

无论材料如何响应于一种或更多种刺激而用于影响形状，都设想可以按多种方式应用该材料。例如，据设想，材料可以被印刷在物品上(或在形成物品的材料下方)、用作物品的层压制品(或在材料下方)、以纤维水平结合至材料(例如，织物、编结材料)和/或以纱线/细丝水平结合。将材料结合至物品的其他方式被设想为在本公开的范围内。

形状变化材料的印刷提供可以利用许多技术实施的灵活应用方法。例如，据设想，动态材料例如SMP可以是聚氨酯液体的形式，将其印刷到成形物品上或到将被整合至成形物品内的非SMP材料。印刷工艺可以利用用于涂敷非功能性油墨的丝网印刷技术来完成。进一步地，据设想，计算机控制的印刷机(例如，如喷墨印刷机)可以用于选择性地涂敷SMP油墨。

可以在二维表面上完成SMP的印刷。在该示例中，若所需的设定形状是除二维形式之外的某形状，则设想接下来可以将SMP被印刷至的材料放置在具有所需设定形状的模具(例如，3-D形式)进行“教导”SMP呈所需设定形状。如前所讨论，设定形状的教导可以包括使SMP经历与用于指导SMP返回至设定形状的刺激相比等同或更大的刺激。例如，当热能是刺激时，SMP在比材料从可选择的形状返回至设定形状的温度大的温度下可以记住设定形状。因此，据设想，所印刷的SMP被放置到的模具可以提供必要的热能以教导形状。进一步地，据设想，外部热能来源(例如，烘箱)可以用于引入必要的刺激，使设定形状被SMP记录。

进一步地，据设想，可以将SMP油墨印刷在具有设定形状的材料上。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涂敷的同时可以被定位成三维形式。因此，据设想，印刷的SMP油墨材料的一部分或更多部分被印刷在相对的二维表面上并且接下来被后续设定成所需形状或以所需设定形状被印刷至三维表面上。

在示例性方面，据设想，SMP油墨可以是以液体状的状态被涂敷的聚氨酯。在以液体状的状态涂敷SMP油墨之后，可以施加使SMP油墨固化成非液体状态的固化过程。可以在还导致教导SMP油墨呈所需形状的温度下完成固化过程。换言之，SMP油墨可以被固化并且以常见工艺被设定。

本文中设想的一种或更多种机械结构可以利用各种几何构造。例如，下文中将讨论笼状结构，在该笼状结构内具有低弹性和SMP的几何结构。在该示例中，笼状结构可以通过利用第一类型的油墨/材料的印刷工艺连同丝网印刷工艺中的第一丝网来形成。还可以利用丝网印刷工艺中的第二丝网用SMP材料印刷几何结构。因此，据设想，可以通过使用连续丝网使多种功能性结构应用于共同的物品。

所设想的第二材料应用是片状应用，例如，层压制品。在示例性方面，SMP是能够应用于物品的片状形式。例如，用SMP形成的层压结构可以在施加热和/或压力的情况下结合至物品。可以在既结合层压制品又教导呈所需形状的情况下完成很类似关于油墨的固化的前面讨论的结合工艺。

可以按均匀片方式(uniform sheet manner)将层压制品应用于物品。进一步地，若所需几何图案事实上是不均匀的，则其可以通过后应用切割(例如，刀、模具、激光)、掩膜(例如，负掩膜、正掩膜)及其他技术。在可选择方案中，据设想，层压制品在被应用于底层物品之前可以被形成为所需几何图案。例如，如下文将要讨论的格子状结构可以在被应用之前通过切割、掩膜或其他操作由片状材料形成。

与关于SMP油墨教导的前面讨类似，据设想，层压SMP材料可以按二维方式应用并且接下来后续形成为用于教导目的的所需三维形状。进一步地，据设想，层压SMP材料可以按所需设定形状被应用于物品。在又另一方面，据设想，当层压制品与底层物品的结合不影响SMP层压形状的教导时，层压SMP材料在被应用于底层物品之前被设定成所需形状。

据设想，SMP层压制品可以按分层方式形成，以致第一层是SMP材料。第二层可以是粘合层。因此，在无需选择性地施加至物品的粘结剂(例如，粘合剂)的情况下，横纹层允许SMP材料与物品结合。此外，在示例性方面，据设想，层压制品在本文中可以被称作热传递。

本文中所设想的第三材料应用处于纤维水平。纤维水平与下文将要讨论的作为第四材料应用的纱线水平形成对比。在示例性方面，组合多种纤维以形成纱线结构。术语纱线包括用于形成织物、编织物及其他纺织品类结构的可比较的例如线、绳、带及其他更宏观的结构(相对于纤维水平结构)。

纤维水平材料应用设想将具有类似特性的纤维结合至纱线状结构内。类似地，纤维水平材料还设想将具有不同特性的两种或更多种纤维结合至纱线状结构内。例如，可变的响应纱线状结构可以通过调整具有不同特性(例如，激活设定形状的温度)的线的数量或类型来形成。进一步地，从物品的视角具有所需特性的组合(例如，弹性、手型性(hand)、强度、韧性、排斥性、保热性、水分管理及类似物)可以与纤维结合，针对一种或更多种刺激导致SMP状反应。

为了将纤维结合至一种或更多种宏观结构内，可以通过将SMP材料挤出成适当尺寸来形成纤维。进一步地，据设想，SMP材料可以应用于非SMP纤维。例如，非SMP纤维可以被拉动通过SMP溶液以用SMP材料浸渍纤维。类似地，据设想，粉末SMP材料可以应用于非SMP纤维，其还将SMP给予至非SMP纤维上/中。

如前所讨论的，第四材料应用是纱线状结构。纱线状结构(下文称作纱线)包括例如用于形成织物、编织物及其他纺织品类结构的可比较的例如线、绳、带及其他更宏观的结构(相对于纤维水平结构)。因此，如前面关于纤维水平材料应用所讨论的，据设想，纱线可以从SMP材料整体或部分地挤出。进一步地，据设想，SMP材料可以作为整体或部分地应用于非SMP纱线。例如，可以将单独的纤维部分结合至作为SMP的纱线，而其他部分不是基于SMP材料的。进一步地，纱线可以具有应用于将SMP特性赋予至纱线上的SMP溶液或粉末。

作为材料应用的纤维和纱线水平二者，据设想，用具有SMP特性的纱线/纤维整体或部分地形成物品。例如，据设想，物品形成有其中具有SMP纤维/纱线的纺织品。进一步地，具有一种或更多种SMP类型纱线/纤维的物品可以通过编结工艺来形成。此外，可以在加工之前、期间或之后将SMP纤维/纱线应用、缝合、编结、插入或以其它方式结合至物品。

因此，本文中设想了用于将动态材料给予至物品内的多种方法。无论是否利用印刷、层压、纤维结合和/或纱线结合，都设想可以在一个或更多个方面利用材料和组合的任何变型。

机械结构

转向附图，附图在由一种或更多种刺激引起的物理变化的情况下描绘了结合各种材料、材料应用和物理部件以实现动态材料运动的示例性机械结构。下面事实上是示例性的并且由于所提供的概念的范围而是非限制性的。取而代之，下面的机械结构对所设想的且能够利用形状记忆材料实现环境值的控制的那些结构提供了解。

图1描绘了根据本发明的各方面的包括基础材料102和反应性结构112的示例性的反应性材料部分100。基础材料可以是传统上被结合至物品的织物状材料。例如，基础材料102可以是能够从穿用者的身体移动/驱走水分并且具有结合于其中的多个孔的弹性材料以提供被动的渗透性选择。正如本文中所提供的其他部件，基础材料的示例性方面由于所设想的选择而不是限制性的。

反应性结构112可以是印刷、层压或以其他方式结合至基础材料102的SMP。反应性结构112可以对本文中所讨论的任何数量的刺激起反应，例如针对穿用者身体的温度变化。反应性结构112可以被设定以具有图1中所描绘的形状，该形状产生由突起部分110环绕的浅凹部分108，突起部分110在由底表面104和顶表面106界定的平面以外延伸。例如，当施加至反应性结构112的热能低于设定形状温度时，突起部分可以保持创造在通常由底表面104界定的平面以外延伸的突起部分110的维度化几何形状。然而，当热能超过设定形状活化温度时，反应性结构112可以起作用并且铰链部分118可以反转，使突起部分延伸到顶表面106之上。在该示例中，铰链部分118调节其中突起部分110在凸缘部分114和中央部分116之上或之下延伸的平面。如下文中将更详细地讨论的，据设想，在低温下存在的反应性材料部分100的极端平面之间的维度偏移差(dimensional offset difference)(例如，以形成较大的升程式隔热特性)比高温下存在的维度偏移(例如，以降低隔热特性)大。换言之，当穿用者的体温升高时，动态材料起作用以降低物品的隔热特性，从而帮助穿用者更好地降温。

在可选择的方面，据设想，当施加至反应性结构的温度超过设定的记忆温度时，允许基础材料102变平坦，这由于在z-方向上传统地使用的附加材料的实现(例如，突起部分110)而为穿用者减少了由基础材料102预先施加的压缩力的量。无论产生的反应变化(reactionary change)如何，都引起由基础材料102部分地产生的环境操作。例如，再次调节穿用者身体的材料部分，配件的紧密性及其他机械变化可能允许更好的通风/透气性以使穿用者降温。

图2描绘了根据本发明的各方面的示例性的反应性结构200。反应性结构200可以按关于上文中图1所预先讨论的方式来实现。例如，反应性结构200可以是印刷结构，该印刷结构被直接印刷至更类似层状结构的待涂敷的基础材料上或传递材料上。进一步地，据设想，反应性结构200可以由膜状材料形成。反应性结构200可以被激光切割、模具切割、刀具切割或用于从片材提取所需形式的任何其他技术。

反应性结构200被形成为示例性格子结构。然而，据设想，图2中所描绘的均匀性事实上只是示例性的。设想形成格子的构件和空腔的梯度、地带和组织大小、形状和定向。因此，将任何类型的结构设想为被形成以实现本文中提供的功能性方面。进一步地，据设想，对与示例性物品有关的用途而言，格子状结构可以提供通风/透气性和柔韧性。

图3-图7描绘根据本发明的各方面的利用反应性结构302和非反应性结构304的呈活性状态300的示例性构造。当呈激活状态时，反应性结构302可以膨胀，但是非反应性结构304抑制在X-Y平面上的膨胀，从而引起向Z方向内的膨胀。Z方向上的膨胀产生反应性结构302和非反应性结构304之间的偏移306。当反应性结构302远离其中含有非反应性结构304的X-Y平面膨胀时，偏移306表示“冒泡”类效果的测量。因此，非反应性结构304可以充当在X-Y平面上阻止反应性结构302运动的笼状结构。

在示例性方面，据设想，非反应性结构304是被印刷或层压至物品(或形成物品的材料)上的尺寸稳定的非伸展材料。反应性部分302被设想为按回路状方式起作用的介电弹性体致动器。然而，据设想，反应性结构302还可以是具有设定形状的SMP材料，其当激活时比未激活时大。

在示例性方面，反应性结构302的激活可以产生Z方向上的维度几何特征，这产生可用于捕捉空气的一个或更多个容积或远离穿用者拉动底层基础材料。

图4描绘了根据本发明的各方面的利用反应性结构302和非反应性结构304的呈非激活状态400的构造。当未激活时，反应性结构302可以保持大体上在非反应性结构304的X-Y平面内的几何构造。因此，在反应性结构302和非反应性结构304之间的Z平面上的偏移308可以是最小的。

图5描绘了根据本发明的各方面的安置在基础材料502上的非反应性结构304的布置500。在示出具体的几何方位的同时，设想非反应性结构304可以是任何尺寸和/或形状的。

图6描绘了根据本发明的各方面的安置在基础材料502上的反应性结构302的布置600。在示出具体的几何方位的同时，设想反应性结构302可以是任何尺寸和/或形状的。

图7描绘了根据本发明的各方面的在基础材料502上的反应性结构302和非反应性结构304的布置700。如图示，在示例性方面，反应性结构302是允许电激活弹性体形成完整回路的连续的回路状几何体。然而，据设想，附加结构可以取决于多种因素和考虑来实现。例如，在示例性方面，当利用不同材料例如SMP材料时，连续性质可能不是必要的。进一步地，取决于所需的分区或柔韧性，可以有利地分别终止反应性和/或非反应性结构302和304的一个或更多个部分。

图8描绘了根据本发明的各方面的具有多个纬线和经线的织物材料800。经线802和804以及纬线806和808事实上是示例性的。据设想，在本发明的方面可以转换如经线和纬线所确定的那些元件。

据设想，一个或更多个纬线和/或一个或更多个经线至少部分地用SMP材料形成。例如，在本发明的示例性方面可以实现纤维材料应用和/或纱线材料应用。在本示例中，经线802和804由SMP材料形成，而纬线806和808可以由非SMP材料形成。然而，还设想纬线806和808也或可选择地用SMP材料形成。

织物材料800内的变形被设想为由于动态材料对所施加的刺激起作用而发生的。该变形可以包括在选择性位置“松开”编织物，例如产生空腔812的变形810。在该示例中，变形810通过对刺激起作用的经线802和804来形成以返回至在彼此相反方向上非线性的设定形状。当经线802和804返回至设定形状时，它们彼此分离，形成变形810。

如作为纱线材料应用水平而应用时可以允许织物材料800的自然运动以在经线层和纬线层处移动，从而有助于试着通过“抖”出材料而形成设定形状的那些经线/纬线减轻由经线和纬线彼此相互作用的产生的阻力。因此，当织物材料800移动时，经线802可以相对于纬线806移动，允许经线802以纬线806提供的较小阻力返回至设定形状。

据设想，当除去激活的刺激时，织物材料800返回至大体上彼此正交的更传统的X/Y织物构造。再者，织物材料的运动可以通过降低经线/纬线运动的阻力而有助于更容易返回至传统的织物构造。进一步地，据设想，针对经线/纬线选择材料，这样降低了运动阻力以另外有助于返回至或返回自设定形状。

图9描绘了根据本发明的各方面的具有设定变形906的织物材料900。变形906是从织物材料900的表面向外延伸的突起状结构。据设想，织物材料900的经线和纬线二者皆至少部分地用动态材料形成。例如，在该示例中，经线902和纬线904用动态材料形成。在示例性方面，织物材料900被设定以在被施加特定刺激(或刺激的强度)时形成变形906。当变形906描绘为一般突起时，设想可以实现任何几何构造。例如，波状结构可以被设定，这样提供了增大靠近穿用者的空气容积的波纹状效果。

图10A-图10C描绘了根据本发明的各方面的衣服的选择部分1000的可变的孔。部分1000由多个孔区域构成。示出了第一孔区域1002、第二孔区域1004和第三孔区域1006。

可变的孔在对所提供的引起孔的面积变化(例如，圆孔的直径)的刺激起作用的那部分上。因此，可变的孔可以用作排气结构，该排气结构响应于与穿用者有关的增大的热能(或任何来源)而提供较大的排气孔。可变的孔尺寸可以通过孔周界的印刷来实现，该孔周界被设定以基于刺激具有变化的周界大小。孔可以以纤维/纱线水平而变化，其通过操作形成孔周界的径向纤维来调节孔。进一步地，据设想，孔可以至少部分地用由动态材料形成的层压制品形成。例如，区域(例如，第一孔区域1002)可以是具有形成于其中的多个孔的层压部分，以致接下来将该区域应用于衣服的一部分。因此，所应用的区域针对孔大小、形状和反应标准的水平来定制。

在图10a中，第一孔区域1002、第二孔区域1004和第三孔区域1006全部由具有第一尺寸的多个孔1008构成。图10B描绘了具有多个具有第二大小的孔1010的第一孔区域1002和保持以第一大小的多个孔的第二孔区域1004。在该示例中，据设想，区域1002中的孔用SMP形成，SMP具有与第二孔区域1004中的那些孔不同的设定形状温度。因此，当温度升高到足以引起第一孔区域1002的SMP的反应时，该温度还不足以影响第二孔区域中的孔。这种激活差异在具有变化的刺激水平的特定区域提供用于调节透气性水平的区域性选择。

图10c描绘了由具有第三尺寸的多个孔1012构成的第一孔区域1002和第二孔区域1004。在该示例中，第一孔区域1002的孔可以由能够具有至少两种不同的设定形状的三阶段动态材料形成。第二孔区域1004中所使用的动态材料可以由作为能够记住仅单一形状的二阶段动态材料形成。可选择地，据设想，第二孔区域1004中的孔还可以具有另一种大小，这些孔是功能性的以在较高水平的刺激下实现。

如前所讨论的，据设想，任何类型的刺激都可以用于激活一种或更多种形状记忆材料。例如，当关于图10A-图10C讨论热能时，设想水分和光还可以提供刺激，形状记忆材料对该刺激起作用。

图11A-图12B描绘了可以用于本文中设想的一个或更多个方面的示例性电激活聚合物(EAP)(另一个示例性动态材料)。一般而言，据设想，当电流被施加至具有形成第一电极的芯体的材料且施加至形成第二电极的外表面时，夹在电极之间的可移置块可以被显示为在所需方向上调节产生的形状。例如，据设想，硅酮类物质可以围绕导电芯和外表面被夹在中间。当将电流施加至芯体和外表面时，产生朝向芯体吸引外表面的吸引力，导致夹在中间的硅酮块以伸长的方式被移置，导致在限定的方向上材料的“生长”。

图11A和图11B描绘了具有外导电表面1102和导电芯1104的EAP的带状物1100。当呈非激活状态时，带状物1100具有1106的长度。然而，当呈激活状态时，如图11B所描绘的，带状物伸长以具有等于长度1108的长度。据设想，带状物1100可以按多种方式形成。例如设想了多材料挤出。

与图11A-图11B类似，图12A-图12B描绘了作为圆柱状物1200的EAP结构。圆柱状物1200由外表面1202和内芯1204构成并且具有呈非激活状态的长度1206。然而，如图12B所描绘的，当激活时，圆柱状物1200的长度扩展至长度1208。

据设想，带状物1100和圆柱状物1200可以用作装饰类片(trim-like pieces)、自动系带、触觉反馈装置及类似物。进一步地，在利用EAP的一个或更多个方面，约30％伸长率是可能的。

图13描绘了根据本发明的各方面的响应于所施加的刺激而填充间隙空位的形状变化结构1300。结构1300由两个主要形式构成。第一形式是非反应性框架1302。第二形式是反应性框架1304。当施加刺激时，反应性框架膨胀。反应性框架的膨胀填充第一框架1302和第二框架1304之间的间隙空位1310。在示例性方面，第二框架1304用EAP部分1308和传导性连接部分1306形成。传导性连接部分1306促进EAP部分1308的两个之间的电流的传输。此外，据设想，第一或第二框架1302和1304可以分别由SMP形成。

图14描绘了根据本发明的各方面的形成拉胀结构的几何材料1400的平面图。平面材料1400用基础材料1402形成，其上第一侧施加有SMP构件1404并且在相对侧上有SMP构件1406。换言之，SMP构件1404被印刷或以其他方式涂敷至基础材料1402的顶表面并且SMP构件1406被印刷或以其他方式涂敷至基础材料1402的底表面。如图15所描绘的，SMP构件1404被设定以在第一方向上延伸(远离相对的SMP构件1406)且SMP构件1406被设定以在第二方向上延伸(远离相对的SMP构件1404)。

图15描绘了根据本发明的各方面的、在第一方向上延伸的SMP构件1404和在第二方向上延伸的其他SMP构件1406的透视图。该布置形成对一种或更多种刺激反应的维度化纺织品。当描述SMP材料时，还设想SMP构件1404和/或1406也可以或可选择地是磁响应性材料。设想了SMP构件1404和1406的可选择的布置、形状、大小和设定形状。

如前面所讨论的，设想实现图15中所示的维度化纺织品，将具有联接在其上的SMP构件1404和1406的纺织品插入模具，该模具与SMP构件1404和1406的位置对准，以致适当的向上或向下形式与SMP构件相关联。一旦定位，则设想模具自身或/和外部来源施加允许SMP构件1404和1406以模具提供的形状被设定的适当能量(例如，热、光)。

图16-图19B描绘了根据本发明的各方面的利用形状记忆材料打开和关闭结合至物品的通风结构的折曲通风孔概念。具体地，图16描绘了物品，例如夹克1600，其中折曲通风孔1602被结合在后肩部区域中。响应于刺激，例如热能或水分，折曲通风孔1602打开或关闭以暴露或隐蔽一个或更多个孔1604。当折曲通风孔1602暴露孔1604时，允许空气从夹克1600的第一侧运动到相对的第二侧。正如其他传统的通风方法，气流的运动帮助调整物品内部的温度。进一步地，据设想，折曲通风孔1602可以响应于水分，例如雨，允许通风孔响应于雨而关闭。折曲通风孔1602的关闭遮蔽孔1604免遭外部水分并且限制水分进入夹克1600的内部部分。在描绘夹克1600的同时，设想折曲通风孔可以被结合至任何物品。

图17描绘了根据本发明的各方面的通风组件1700。在示例性方面，通风组件1700可以被结合至前面讨论的图16的夹克1600内。通风部1700包括本体部分1702。本体部分1702可以是允许通风部1700利用热和/或压力被结合至物品的传热材料。据设想，可以在足以教导SMP材料呈所需形状的温度下完成本体部分1702与物品的结合。

通风部1700进一步包括SMP铰链部分1704。铰链部分1704被定位在折叠线1714和1716处。折叠线使通风部分1710从凸缘部分1708和1712分离。当通过刺激而激活时，铰链部分1704的每个试图从褶痕重叠状态(例如，折叠的)达到常见的平面状态(例如，平的)，出于通风目的，将通风部分1710暴露至外部环境。

图18描绘了根据本发明的各方面的结合至物品的通风部1800的打开状态。关于图17所有前面讨论的，通风部1800包括本体部分1702、铰链部分1704、凸缘部分1708和1712和通风部分1710。在该侧面透视图中，通风组件与物品的部分1802联接。设想部分1802是服装物品上的控制板(panel)，但是还设想部分1802可以是任何物品的一部分。通风组件的开放性质允许大量的空气从部分1802的第一侧流动至部分1802的另一侧。虽然未描绘，但是设想多个孔在与通风部分1710内的孔对准的位置穿过部分1802延伸。

图19A描绘了根据本发明的各方面的闭合位置中的通风组件1902。在该简化的侧面透视图中，通风组件通过呈褶痕状态的铰链部分被关闭，使凸缘部分及相关部分1802与通风部分重叠。图19B示出一系列堆叠的通风组件1902，该通风组件1902表明可以同时利用两个或更多个通风组件以实现所需透气性(例如，空气和/或水分的传递)特性。

维度结构

动态材料可以被实施以响应于一种或更多种刺激形成维度结构(例如，图1-图9和图13-图14)。维度结构可以是有效影响空气和/或水分的运动的容积的形成。例如，动态材料可以用于响应于热能改变物品的升程(即，隔热能力)。在该示例中，据设想，当物品(例如，衬衫、长裤、内衣、外衣)的使用者开始具有因增大的活动性而引起的升高的体温(例如，参加体育活动)时，该物品通过基于动态材料响应穿用者的热能输出的增加而进行的力学响应来降低一个或更多个部分中的隔热能力。类似地，据设想，当外部热能(或任何其他刺激)变化时，物品适应于那些变化(例如，当环境温度下降时，动态材料使物品增大升程以增大隔热因素)。本文中提供了维度结构的额外示例；然而，据设想，本文中提供的那些方面的额外方面和衍生方面也是潜在的实施以实现具有整合于其中的动态材料的动态空间材料。

维度结构可以结合和/或利用拉胀结构以实现一个或更多个所需特性。拉胀结构是具有负泊松比的结构。当结构具有负泊松比时，该结构的纵向轴线上的正应变导致材料中的横向应变也是正的(即，其将增大横截面积)。换言之，拉胀结构的尺寸在垂直于所施加的拉伸力的方向处增大，这与具有正泊松比的材料相反，当在纵向方向上拉伸时，该材料的横截面变薄。本文中提供的维度结构的一些通过动态材料的独特几何形状和定向实现了负泊松比。这种单独地或与底层载体材料组合地从动态材料创造的拉胀结构允许动态材料的纵向膨胀或收缩，从而导致在物品的垂直方向上的类似膨胀/收缩。例如，当动态材料在物品的第一方向膨胀时，物品还可以在垂直于第一方向的至少一个更多方向上膨胀(例如，宽度或厚度)。当本文中描述和描绘拉胀结构时，本发明的各方面不受限于拉胀结构。据设想，在本发明的各方面可以实现具有正泊松比的结构。

拉胀结构的概念允许物品由有机对象例如穿用者形成并成形，该物品能够针对自然曲线形成，同时保持结构性方面。例如，穿用者的关节区(例如，膝、肩和肘)经历宽范围的定向和位置变化，需要还提供结构方面的形式适合的结构。结构性方面可以促进动态改变从穿用者的身体离开的提升高度、产生升程或其他热调节功能。进一步地，在示例性方面，当“维度”将被讨论为在Z-方向上实现改变时，拉胀结构被视作在材料的至少X和Y方向上利用负泊松比进行操作。

图20描绘了根据本发明的各方面的载体材料2001上的成形且定向的动态材料的示例性拉胀结构2000。如上面之前所讨论的动态材料可以是形状记忆聚合物(例如，SMP和偏置材料的复合材料)。在该示例中，常见形式的动态材料以具体图案在载体材料2001上被定向。例如，放射状图案可以关于圆形区域2002来确定，圆形区域2002包括圆形区域2002的第一相对方向上的部分2004、2006和2008以及圆形区域2002的对面的第二相对方向上的部分210、212和214。部分2004、2006和2008将被认为是较小定向至圆形区域2002，而部分2010、2012和2014将被认为是较大定向至圆形区域2002。较大定向部分源自从部分(延伸于两侧的转折点之间)的二等分线延伸的部分的纵向长度。换言之，较小定向部分是具有接近圆形区域2002的部分的较短端部的那些，其中较短端部被界定为从垂直线延伸，该垂直线在部分的最宽宽度到部分的纵长轴线上的端部之间延伸。较大定向部分具有从垂直线测量的较大长度，该垂直线在部分的最宽宽度到部分的纵长轴线上的端部之间延伸。

拉胀结构2000实现了围绕圆形区域2002的较大定向部分和较小定向部分的交错序列。当在图20中描绘圆形区域2002时，仅出于说明性目的而在该示例中进行描绘。如下文中图21-24将讨论的，包括部分2004、2006、2008、2010、2012和2014的拉胀结构2000对底层载体材料2001引起维度变化，这样相对于图20的所描绘的X-Y平面得到了Z-方向上的维度材料。该Z-方向变化可以用于影响相关物品的隔热值以随温度降低增大隔热品质而随温度升高降低隔热品质。

图21描绘了根据本发明的各方面的拉胀结构2100，其具有相对于与图20中讨论的拉胀结构2000相似的图案的定位线以示出各部分相对于彼此的定向和放置，从而响应于刺激实现所需的Z-方向变化。

例如，围绕点2102径向定向的部分的纵向轴线与点2102相交。示例性纵向轴线2112被描绘成用于部分2114。垂直于纵向轴线2112的段2110还被描绘成在部分2114的最宽宽度之间延伸。如关于图20所讨论的，部分的较小定向和较大定向基于按其从段2110延伸至部分2114的端部时的沿着纵向轴线的长度来确定。在该示例中，点2104被界定在纵向轴线2112和段2110的交叉处。点2104可以被认为是顶点，因为用于较大定向部分的每个的该点可以被连接以形成等边三角形。例如，顶点2104和2106通过段2108连接。段2108形成等边三角形的边，该等边三角形部分地界定各部分相对于彼此的功能模式。

在顶点之间延伸的段还形成界定较小定向部分的最宽宽度的段线。因此，三角形段的每个边与围绕共中心点径向定向的较小定向部分的纵向轴线垂直相交。利用段2116示出了通过三角形段的该相交，段2116在点2120处与部分2118的纵向轴线相交。段2116在穿过部分2118时为部分2118的最宽宽度划界。如下文图22中将更详细讨论，正是该三角形段的该中点例如2120界定枢纽功能以产生维度变化并且促进得到的结构的拉胀性质。

应理解，提供图21中描绘的各种点和线段以示出所形成的独特的定向和图案，从而实现本发明的各方面。这些点和线段在实际物品上可能不是可见的，而是在此提供以帮助理解各种部分的独特的关系。

图22描绘了根据本发明的各方面的示例性关系三角形2200，其可以描述呈由实线表示的第一状态2204和呈由虚线表示的第二状态2206的拉胀结构中的各部分的关系。在示例性方面，关系三角形可以相对于图20、21和23-27中描绘的部分来实现。在示例性方面，与将具有较大Z-方向维度的关系三角形的第二状态相比，关系三角形的第一状态2204可以产生底层物品的最小Z-方向维度。

关系三角形中从第一状态2204至第二状态2206的改变可以是位于关系三角形的顶点和中点处的动态材料部分的结果。例如，动态材料可以形成维度形状(dimensionedshape)(例如，诸如下文图31-36中描绘的那些)，该维度形状依赖由另外的大体上平面材料形成结构元件的复合的空间曲线。

用实线描绘关系三角形的第一状态2204。例如，两个顶点2214和2216具有在它们之间延伸的段，该段被分成由中点2212分开的第一段部分2208和第二段部分2210。在第一状态中，段部分2208和2210呈大体上平行的关系以在顶点2214和2216之间形成表面上看来是线性的段。在该示例中，第一状态2204和第二状态2206共用共中心点2202。

在由虚线表示的第二状态2206中，位于顶点和中点处的动态材料的形状的变化扭曲了关系三角形，以致顶点和中点呈不同的空间关系。例如，第二状态中的顶点2215是第一状态中的顶点2214。中点2213和顶点2217分别是第二状态中的中点2212和顶点2216。段2211在顶点2215和中点2213之间延伸且段2209在顶点2217和中点2213之间延伸。段221和段2209未呈大体上平行的关系，并且因此，在顶点2215和2217之间未形成线性段。正是在动态材料的变化期间实现了由第一状态2204关系三角形和第二状态2206关系三角形描绘的顶点和中点的位置中的该变化。

图23描绘了根据本发明的各方面的由动态材料部分和载体材料形成的呈维度状态(例如，来自图22的第二状态)的拉胀结构2300。在该示例中，动态材料呈改变动态材料部分之间的示例性关系三角形比例的形状，以致段2306和段2308在中点2304处从平行关系偏离。在图24中进一步描绘了该维度状态以示出由从中心点2302延伸的轴向元件部分界定的成形面。

图24描绘了根据本发明的各方面的呈与图20、21和23中讨论的那些结构相似的维度状态的拉胀结构2400。在该示例中，Z-方向维度在负方向上延伸，其远离图24的可见的透视平面。换言之，图24中形成的维度延伸至其上示出图24的平面内(例如，向下)。然而，据设想，维度也可以或在替代方案中向上延伸。

图24根据本发明的各方面描绘了定位于载体材料例如纺织品或物品的其他部分上的多个呈非平面定向的动态材料部分例如部分2402。动态材料部分可以形成如将在图31-36中更详细地讨论的复合曲线(例如，具有凹形曲线的凹形弯曲交叉部)。如所示，较小定向部分和较大定向部分相交以形成前述的关系三角形。例如，在所描绘的状态中，段2204与段2206呈非平行的关系，因为这些段从中点2408偏离。类似地，据设想，当动态部分远离平面状态变化时，中点2408可以接近关系三角形的另一个中点，例如中点2410。在示例性方面，中点的这种会聚与该关系三角形的位置处的物品的最大Z-方向变化相关。动态材料形状的变化形成了在Z-方向上从物品的主平面延伸的多个面(例如，6个面)体积(multi-faceted volume)。如将理解的，图21-24中描绘了有角面；然而，如将在下文图34-36中讨论的，还可以实现弯曲特征。

返回图21和图24，在图21中描绘了拉胀结构的第一状态，而在图24中描绘了拉胀结构的第二状态。在示例性方面，据设想，拉胀结构的第一状态可能更适合于较温暖环境，或当使用者的体温相比拉胀结构呈第二状态的温度处于更高水平时。例如，物品例如衣服物品提供更好的热传递并且因此当呈较小维度状态时产生冷却效果。拉胀结构的第一状态与图24的第二状态相比呈较小维度状态。换言之，在实例性方面，据设想，图24的第二状态提供的隔热系数比图21的第一状态所提供的隔热系数大。

图25描绘了根据本发明的各方面的形成有载体材料2501和多个动态材料部分的可选择的拉胀结构2500。实线也被描绘成在动态材料部分之间延伸以突出动态材料部分之间的定向和几何关系。虽然出于说明性目的而描绘这些实线，但是它们在本发明的示例性方面不意图被形成于载体材料2501上。

与图21-24的具有较大定向几何结构和较小定向几何结构的动态材料部分不同，拉胀结构2500的动态材料部分事实上是均匀的。据设想，较大定向方面和较小定向方面在某些方面提供结构优势，同时均匀性质在某些方面可以提供制造性优势。然而，本发明的方面设想在物品的一个或更多个特定位置中使用至少一个或其他装置。

拉胀结构2500安置有在关系三角形的顶点和中点处定位的动态材料部分。例如，以参考点2502为中心的部分2506、2510和2514被定位在以参考点2502为中心的关系三角形的顶点处。应注意，为了实现拉胀结构的负泊松比，形成共用关系三角形的顶点的动态材料部分还形成不同关系三角形的中点。换言之，在示例性方面，动态材料部分的形成第一关系三角形的顶点的活性部分将不与另一个关系三角形顶点相交。以点2502为中心的关系三角形的中点是部分2512、2504和2508。

图26描绘了根据本发明的各方面的拉胀结构2600的维度透视图，该拉胀结构具有与图25中描绘的动态材料相似的动态材料的图案。特别地，代表性中心点2602被描绘成在正Z-方向上从其中拉胀材料将呈现非维度状态的平面延伸。如所示，动态材料部分2604在顶点2606处形成具有卷曲点(crimp point)的复合形状。如将在下文图31-图33中示出的，该复合形状参考形成结合的点(例如，卷曲点)的偏转的反方向的交叉。

图27描绘了根据本发明的各方面的拉胀结构2700的维度透视图，该拉胀结构具有与图25中描绘的动态材料(来自与图26中讨论的表面相对的表面)相似的动态材料的图案。作为结果，关系三角形2706被描绘成表示在示例性关系三角形的中心点2704的负Z-方向上的维度偏转(使中点在会聚过程中形成6边物体)。由载体材料2702的相对表面上的动态材料造成的中心点的该偏转形成了该材料的维度结构。

虽然图21-图27描绘了动态材料，其被定位在关系三角形定向部的顶点和中点处并且因此利用复合形状(例如，卷曲)来实现结构性方面，但是图28-图30描绘了拉胀结构，其利用动态材料的机械属性代替利用简单曲线/接点来实现结构性方面。换言之，代替如图21-图27中所描绘的紧邻关系三角形之间的延伸，图28-图30的动态材料大体上关节式连接相对的关系三角形(例如，其中定位动态材料的关系三角形)。

图28描绘了根据本发明的各方面的具有形成简单弯曲的动态材料部分的拉胀结构2800的示例性图案。例如，示例性关系三角形可以说明性的中心点2810为中心形成并且包括如定位在载体材料2802上的动态材料部分2804、2806和2808。虽然图21-30中的关系三角形的一般相对定向是相似的，但是如上所讨论的，其中动态材料用于引起得到的维度方面的面和部分的关节式连接的方式是不同的。

图29描绘了根据本发明的各方面的呈局部维度状态2900的图28的拉胀结构。出于说明性目的，关系三角形被描绘为具有中心点2910，动态材料部分2912、2914和2916从该中心点径向地延伸。在该示例性方面，动态材料部分的每个都以从关系三角形的顶点延伸至说明性中心点2910的弯曲轴线为中心。进一步地，在该示例中，动态材料部分被定位(或部分地界定)在它们充当的关系三角形内。

材料部分被设想为围绕沿纵向轴线延伸的线弯曲，这允许相对侧部分作为弯曲作用的结果而会聚。因为动态材料被固定至载体材料或与载体材料以其他方式联接/形成，所以材料也在这些偏转轴线处弯曲以形成维度结构。

图30描绘了根据本发明的各方面的呈维度状态3000的图28的拉胀结构。由于动态材料部分(例如，动态材料部分3006)的相互作用，图30能够示出中点2004偏转，该偏转甚至在不在以中心点3002为中心的关系三角形的中点处使用动态材料的情况下发生。例如，在关系三角形的顶点处的动态材料部分和在紧邻关系三角形的顶点处的动态材料部分相互作用以造成中点偏转。

图31描绘了根据本发明的各方面的示例性动态材料部分3000。如前面讨论的和如下文将关于图37A-图37D更详细讨论的，动态材料可以与底层载体材料整合、涂敷、联接或以其他方式物理协作以响应于刺激引起载体材料的维度变化。如前面讨论的载体材料可以是形成物品的一部分的任何类型的材料。例如，载体材料可以是形成物品的一部分的编织材料、织物材料、挤出材料、非织物材料或其他柔性材料。

动态材料部分3000通常描绘为具有暴露的顶表面3102的矩形部分。然而，如前面讨论的和设想的，动态材料部分可以具有任何形状(例如，圆形、椭圆形、正方形、矩形、五边形、六边形、有机形状)。为了易于说明复杂结构，在图31(和下文的图34)中描绘了矩形形状。

动态材料部分3000被描绘成具有延伸动态材料部分3000的长度的纵向轴线3104。如前面讨论的，在示例性方面，据设想，纵向轴线3104可以与从关系三角形和关系三角形的中心点延伸的线段对齐(或引起该线段)。如下文图32和33中描绘的，纵向轴线是其上动态材料部分3000同时在正方向和负方向上关节式连接的线。正是沿着共用轴线的正关节式连接和负关节式连接的这种相互作用为动态材料部分3000提供了维度变化，这在纵向轴线3104以及第一过渡线3106和第二过渡线3108的相互作用处产生了尖端(例如，卷曲点)。

在过渡线3106和3108处，动态材料部分3000沿着纵向轴线3104从负关节式连接过渡到正关节式连接。进一步地，过渡线3106和3108与示例性拉胀结构的关系三角形的边对齐(或产生关系三角形的边)。虽然术语关系三角形在本文中用作动态材料部分及其关节式连接位置之间的几何关系的指示物，但是据设想，在示例性方面，任何几何图案都可以与动态材料部分3000的一个或更多个关节式连接位置对齐。在示例性方面，过渡线3106从纵向轴线3104形成角，该角与纵向轴线3104和过渡线3108之间产生的角对称。在示例性方面过渡线和纵向轴线之间的角在面3114(和面3116)中处于22.5度和37.5度之间。因此，过渡线3108和3106之间的角处于45度和75度之间。在示例性方面，过渡线3108和3106之间的角为60度。在示例性方面，当设想其他关系几何体时，另外的角度也被设想成大于75度以及小于45度。

动态材料部分3000在纵向轴线3104以及过渡线3108和3106之间形成至少四个面。这些面是3110、3112、3116和3114。面3110和3112形成“V”状结构(如图32中描绘的)且面3116和3114形成倒置的“V”状结构(如图33中描绘的)。在示例性方面，动态材料部分3000的定向影响得到的维度结构。例如，前面讨论的图20的较大定向部分(例如，部分2004、2006和2008)将具有接近图20的圆形区域2002定向的面3110和3112。进一步地，图20的较小定向部分将具有接近图20的圆形区域2002定向的面3116和3114。换言之，据设想，当面3110和3112沿着关系三角形的中点安置时，面3116和3114形成关系三角形的顶点。

图32描绘了根据本发明的各方面的沿着剖切线32-32的动态材料部分3000的横截面图。动态材料部分3000被描绘成具有顶表面3102和底表面3204。还将面3114和3116描绘为它们从纵向轴线3104延伸。

图33描绘了根据本发明的各方面的沿着剖切线33-33的动态材料部分3000的横截面图。动态材料部分3000被描绘成具有顶表面3102和底表面3204。还将面3110和3112描绘为它们从纵向轴线3104延伸。

与上面讨论的图31相似，图34描绘了根据本发明的各方面的动态材料部分3400。特别地，动态材料部分3400依赖提供用于产生维度的结构形式的(该复合形状的)复合曲线的凸形曲线和凹形曲线。例如，如下文图36中描绘的，过渡弧形3408和过渡弧形3406上面形成的面3410和3412在该示例中分别是凸状的。如下文图35中描绘的，过渡弧形3408和过渡弧形3406下面形成的面3416和3414在该示例中分别是凹状的。

过渡弧形3406和3408的半径可以取决于动态材料部分之间的关系的几何结构而改变。如关于图31描绘的，可以改变过渡线偏离纵向轴线3404的角，正如可以改变界定过渡弧形的半径，以当一起使用多个动态材料部分时实现所需结构和得到的尺寸。

图35描绘了根据本发明的各方面的沿着剖切线35-35的动态材料部分3400的横截面图。在该凹形曲线结构中描绘了面3414和3416。

图36描绘了根据本发明的各方面的沿着剖切线36-36的动态材料部分3400的横截面图。在该凸形曲线结构中描绘了面3410和3412。

因此，据设想，在示例性方面，复合曲线/弯曲可以被实现以由动态材料形成结构性构件。结合至少图20和图25讨论了复合曲线/弯曲的示例。在示例性方面，进一步设想了简单曲线/弯曲可以由动态材料实现。结合至少图28讨论了简单曲线/弯曲关系的示例。进一步地，据设想，简单和/或复合曲线/弯曲的任意组合可以用于普通物品以通过动态材料实现维度上的所需变化。

依据前述内容，据设想，衣服物品例如衬衫、短裤、长裤、外衣(例如，外套、雪裤、雨裤)或待穿用的任何其他衣服可以被形成为具有拉胀结构，该拉胀结构能够基于由动态材料施加至底层载体材料的力而在形状上被改变。该力与由非相关的输入例如人类施加的力相反。因为设想动态材料被整合至衣服物品内，所以设想其上动态材料被整合的载体材料本质上是柔性的，例如通常用于衣服物品中。在载体材料上定位很多动态材料部分。例如，据设想，动态材料部分可以围绕共用点以径向方式被定向。在该示例中，复合形状(例如，形成卷曲点的复杂弯曲和形成卷曲弧形的复合曲线)由动态材料部分形成。当动态材料意识到刺激例如热能时，由载体材料和动态材料形成的拉胀结构从第一厚度变化成第二厚度。应理解，结构的“厚度”不受限于组合材料的厚度，而是通过动态材料的棋盘形布置(tessellation)或运动所形成的维度的度量。换言之，该厚度基于处于维度状态的关系三角形的中心点离该材料在缺乏由动态材料产生的维度时将所定位于的平面偏移距离来度量。又换言之，“厚度”可以是通过拉胀结构的部分的偏移产生的升程形成体积的度量。

制造具有用于形成维度产品的整合于物品中的动态材料的物品的方法可以按很多设想方式发生。例如，据设想，动态材料被整合至物品内。该整合可以包括将动态材料的层压制品施加至载体材料、将动态材料印刷至载体材料和/或以纤维水平整合动态材料(例如，将动态材料浸渍纤维插入制造的载体材料内)。该整合可以在制造物品的任何阶段发生。例如，该整合可以是后加工整合、组装期间或物品材料将被处理的任何点。进一步地，据设想，动态材料以二维方式被整合并且接下来在后期教导出三维形状。进一步地，据设想，动态材料以二维方式被插入、教导出相对的二维形状并且接下来以三维方式形成。

该方法中另外的步骤可以包括一个或更多个偏置部分的整合。偏置部分可以同时整合动态材料(或与动态材料一起整合)。它们可以在晚些时间例如在教导阶段被整合，或者它们可以在动态材料暴露于一个或更多个教导阶段之后被整合。偏置材料可以按与动态材料所描述的方式被整合，例如印刷、结合、层压、纤维级整合和/或机械联接。

制造动态材料整合的物品的示例性方面的另一个步骤包括按第一形状来设定动态材料。如上文讨论的设定可以包括将材料暴露于超过该材料的阈值的刺激。例如，当动态材料是形状记忆聚合物时，该教导可以在高于或接近材料的玻璃化转变温度的温度下利用热能进行。

制造动态材料整合的物品的示例性方面的又一个步骤包括将动态材料暴露于足以从第二形状变化成第一形状的刺激。在该示例中，第二形状可以是产生升程状体积的维度形状(例如，比第一形状厚的厚度)。依据刺激例如热能的施加，动态材料从第二形状变化成第一形状。在示例性方面，这种引起从第二形状变化成第一形状的刺激的施加可以用于确保第一形状如教导的被记住。

可渗透的结构

本发明的各方面设想实现动态材料以改变物品的可渗透特性。例如，如关于至少图10A-图10C和图16-图19b所讨论的，据设想，空气运动和/或水分运动可以通过由动态材料操纵物品来改变。在下文讨论的图38-图42中描绘了用于促进物品中动态材料驱动渗透性所设想的另外的构思。

图38描绘了根据本发明的各方面的一系列动态材料段3800。动态材料形成与载体材料联接的、形成于载体材料之上的、与载体材料整合的或以其他方式连接至载体材料的段，该载体材料形成物品的一部分。动态材料段例如段3802响应于刺激引起载体材料的段和相关部分的伸长。例如，响应于热能的增大(例如，物品的穿用者的温度升高)，动态材料段从头至尾地拉伸。长度的增加可以通过动态材料增大动态材料段的长度的之字形段的一个或更多个之间的角来实现。

图39描绘了根据本发明的各方面的呈“闭合”定向的动态材料致动的可渗透结构3900。一系列动态材料段例如段3906和3908与双层材料相关联。双层材料具有顶层材料3902和底层材料3904。顶层3902和底层3904具有形成穿过该层延伸的“腮状物”部分的相对但相应的半菱形切口。该腮状物部分提供基于顶层3902半菱形切口和底层3904相对的半菱形切口的混合的外观。

如将在以下附图中描绘的，当动态材料段3906和3908响应于刺激(例如，热能增大)延伸时，底层3904通过减小顶层3902半菱形切口的宽度被侧向压缩，这导致底层3904腮状物段的向上“起皱”。当顶层3902通过底层3904延伸时对顶层3902发生相似作用。这种协调的起皱作用产生了气体和水分可以通过的通道。

图40描绘了根据本发明的各方面的呈“开放”定向的动态材料致动的可渗透结构4000。图40中未描绘动态材料段；然而，设想了使用动态材料段。在示例性方面，动态材料段可以被定位在顶部材料的顶表面上、底部材料的底表面上和/或在顶部材料和底部材料之间。

动态材料致动的可渗透结构4000当其通过顶部材料4001延伸时呈具有底部材料的“起皱”效应的开放状态。例如，底部材料具有第一腮状物部分顶表面4002和第一腮状物部分底表面4004。第一腮状物部分由顶部材料4001与顶表面部分4003形成。第二腮状物部分描绘成具有顶部材料4001顶表面部分4006。第二腮状物部分进一步由通过顶部材料4001延伸的底部材料与底部材料顶表面4010形成。该第二腮状物部分提供用于热量、空气和水分的开口以通过动态材料致动的可渗透结构4000转移，形成于第二腮状物部分中的开口用编号4008来标识。在示例性方面，随着顶部材料的腮状物部分通过底部材料延伸，在底部材料上重复这种起皱效果。

图41描绘了根据本发明的各方面的沿着图40的剖切线41-41的横截面图。描绘了顶部材料4001和底部材料4102，以及由每层中的半菱形切口形成的腮状物部分的混合。例如，顶部材料4001的第一腮状物部分顶表面4003描绘成经过底部材料4102的腮状物部分下方。该第一腮状物部分底部材料4102具有顶表面4002和底表面4004。第二腮状物部分描绘成具有顶部材料4001，第二腮状物部分上的顶表面4006经过底部材料4102的下方。在这种开放式结构中，第二腮状物部分中的底表面4102具有经过顶部材料4001上方的暴露的顶表面4010。通过动态材料的运动的第一腮状物部分和第二腮状物部分的开口产生了第二腮状物部分的热量和水分可以更容易地穿过的开口4008。

图42描绘了根据本发明的各方面的呈开放状态的动态材料致动的可渗透结构4200。特别地，由动态材料部分施加的力的相对方向被示出，以描绘产生空气可以穿过的通道的开口的方向。据设想，温度升高的越高，所施加的力的量越大，通过腮状物结构得到了更大量的开口。因此，渗透性越大，物品越好地排出过度的热量并且允许冷却效果，这可以转化为减小被施加至SMP的热能刺激。因此，据设想，动态材料和载体材料形成自调节被动热管理系统。换言之，穿用者身体的温度越高，物品提供的渗透性越大。类似地，当由穿用者排出的热能降低时，物品的渗透性也降低，直到第一材料和第二材料呈有效闭合形成于腮状物部分中的通道的协调齐平状态(coordinated flush state)。

鉴于上面设想的方面，用于衣服物品(例如，衬衫、短裤、长裤、外衣、帽子、手套和鞋类)的示例性可渗透结构可以包括第一材料部分，例如本文中作为载体材料提供的那些类型的材料。第一材料具有顶表面和相对的底表面、第一端部和相对的第二端部以及第一侧和相对的第二侧。可渗透结构还形成有第二材料部分，该第二材料部分具有顶表面和相对的底表面、第一端和相对的第二端以及第一侧和相对的第二侧。第一材料部分和第二材料部分在彼此的顶部上对齐。

在该示例性可渗透结构中，第一材料形成腮状物例如半菱形腮状物。类似地，第二材料也具有腮状物，该腮状物对于第一材料的腮状物可以是相对的、但对称的腮状物。在组合时，设想了两个腮状物一起操作以形成空气、热量和/或水分可以传递通过的渗透性通道。然而，还设想了单一腮状物可以被实施以实现渗透性的所需增大。腮状物的形成可以与通过材料顶表面和底表面延伸的且在第一侧至第二侧方向上延伸的腮状物缝隙一起实现，其中转折点相比第二端更接近第一端，第一材料腮状物缝隙形成第一材料腮状物。据设想，该腮状物缝隙可以是线性的或弯曲的。例如，线性腮状物缝隙可以具有作为待形成的半菱形腮状物的顶点的转折点。类似地，具有作为该曲线的尖端的转折点的腮状物缝隙可以是弯曲的。相比于腮状物缝隙的起始点，转折点通常更大程度在第一端或第二端。

来自第一材料的腮状物和来自第二材料的相应但相对的腮状物可以一起穿过相对的材料以形成通道状结构，当维度几何变化发生时，打开该通道以增大渗透性。该维度变化可以利用联接到至少第一材料的(联接到第二材料也没有问题)动态材料例如形状记忆聚合物来实现。当刺激被施加至动态材料时，压缩力或张力通过动态材料施加至第一材料和/或第二材料的一个或更多个部分，引起受影响的部分伸长。在转折点在远离平面的Z-方向上延伸的地方，伸长力引起起皱效果，其中，在伸长之前，转折点定位在该平面中。当腮状物远离材料安置时，其中它们通过该材料延伸或被形成，该起皱效果本质上形成Z-方向上的维度尖端。

本文中提供了示例性方面的制造。然而，据设想，可以实施另外或不同的步骤来实现该制造。该方法可以包括使动态材料与物品整合的步骤。如前面讨论的，整合可以包括印刷、结合、层压和/或纤维级整合。该方法可以包括将动态材料设定为第一形状。在示例性方面，动态材料可以按之字形方式形成并且接下来按更线性(例如，更直的)方式被设定。在该示例中，若动态材料是响应于热量的形状记忆聚合物，则随着物品的穿用者产生更多的热量而使动态材料变直，这引起了转变成一个或更多个腮状物的开口的伸长力。该方法还包括在第一材料中创造腮状物和/或在物品的第二材料中创造腮状物。在示例性方面，可使腮状物部分接着通过用于形成相对的腮状物的腮状物缝隙而延伸。

虽然本文中提供了动态材料和材料组件的具体实施，但是应理解，对于所描绘的机械结构还设想了额外的机械结构和变型。设想了机械结构的一个或更多个部分的大小、几何结构和定向的变型，同时允许动态材料帮助控制物品的环境条件。因此，尽管通过参考特定方面而在上面描述了构造，但是应理解，在不背离由以下权利要求提供的预期保护范围的情况下可以对描述的构造作出修改和变更。

Claims (20)

1.一种衣服物品，具有动态透气性，所述衣服物品包括：

第一材料部分，其具有顶表面和相对的底表面、第一端部和相对的第二端部、第一侧和相对的第二侧；

第二材料部分，其具有顶表面和相对的底表面、第一端部和相对的第二端部、第一侧和相对的第二侧；

所述第一材料部分的底表面邻近于所述第二材料部分的顶表面，所述第一材料部分的第一端部与所述第二材料部分的第一端部对齐，并且所述第一材料部分的第一侧与所述第二材料部分的第一侧对齐；

所述第一材料部分具有腮状物缝隙，该腮状物缝隙延伸通过所述第一材料部分的顶表面和底表面并且在所述第一材料部分的第一侧到第二侧的方向上延伸，具有相比于所述第一材料部分的所述第二端部更邻近于所述第一材料部分的所述第一端部的转折点，所述第一材料部分的腮状物缝隙形成第一材料腮状物；

所述第二材料部分具有腮状物缝隙，所述第二材料部分的该腮状物缝隙延伸通过所述第二材料部分的顶表面和底表面并且在所述第二材料部分的第一侧到第二侧的方向上延伸，具有相比于所述第二材料部分的所述第一端部更邻近于所述第二材料部分的所述第二端部的转折点，所述第二材料部分的腮状物缝隙形成第二材料腮状物；

其中，所述第一材料腮状物的顶表面的至少一部分面向所述第二材料腮状物的底表面；及

动态材料，其在所述第一材料部分的第一端部到第二端部的方向上延伸并且能够提供在至少所述第一材料部分上的类似的方向上的力。

2.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述衣服物品选自包括衬衫、长裤、短裤、外衣、内衣、袜子、帽子以及手套的组。

3.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述第一材料部分的腮状物缝隙为半菱形形状。

4.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述第一材料部分的腮状物缝隙的转折点是曲线顶点。

5.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述第一材料部分的腮状物缝隙的转折点是顶点。

6.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述第一材料部分包括多个具有相比于所述第一材料部分的所述第二端部更邻近于所述第一材料部分的所述第一端部的转折点的腮状物。

7.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述第一材料腮状物和所述第二材料腮状物对齐以形成菱形形状。

8.如权利要求1所述的衣服物品，还包括通道，其延伸通过所述第一材料部分和所述第二材料部分两者，由所述第一材料腮状物的顶表面和所述第二材料腮状物的底表面界定。

9.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述第一材料腮状物响应于刺激从无顶点的维度几何构形转变到有顶点的维度几何构形。

10.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述第一材料部分和所述第二材料部分在除了所述第一材料腮状物和所述第二材料腮状物的区域处联接。

11.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述动态材料与所述第一材料部分联接并且不与所述第二材料部分联接。

12.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述动态材料联接到所述第一材料部分的底表面和所述第二材料部分的顶表面两者。

13.如权利要求1所述的衣服物品，其中第一动态材料部分形成具有沿着所述第一动态材料部分的共用轴线的正弯曲和反弯曲的复合形状。

14.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述动态材料是形状记忆聚合物。

15.如权利要求1所述的衣服物品，其中所述动态材料在所述第一材料部分的第一端部到第二端部的方向上延伸成之字形图案。

16.如权利要求1所述的衣服物品，还包括偏置材料，所述偏置材料抵抗由所述动态材料施加的定向力。

17.一种衣服物品，具有动态透气性，所述衣服物品包括：

第一材料部分，其具有顶表面和相对的底表面、第一端部和相对的第二端部、第一侧和相对的第二侧；

所述第一材料部分包括由在第一侧到第二侧的方向上延伸的腮状物缝隙形成的腮状物；及

动态形状记忆聚合物，其与所述第一材料部分联接并且能够在所述第一材料部分的第一端部到第二端部的方向上施加力来引起所述腮状物形成从所述第一材料部分的顶表面延伸通过所述第一材料部分的底表面的通道，其中所述形状记忆聚合物响应于热量施加力。

18.一种制造动态材料激活的物品的方法，所述方法包括：

在所述物品的第一材料中产生第一腮状物；

在所述物品的第二材料中产生第二腮状物；

将所述第一腮状物延伸通过所述第二材料的第二腮状物缝隙；

将所述第二腮状物延伸通过所述第一材料的第一腮状物缝隙；

将动态材料与所述物品整合；

将所述动态材料设定为第一形状；以及

将所述动态材料暴露于足以使其从第二形状改变到所述第一形状的刺激。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述第一形状比所述第二形状更具透气性。

20.如权利要求18所述的方法，其中，所述动态材料是对水分或光起作用的形状记忆材料。