CN107109745A - 包括纤维材料的可塑形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可塑形装置，所述可塑形装置包括纤维材料。所述装置可具有第一状态和第二状态，所述装置在所述第一状态下可形成所需形状，所述装置在所述第二状态下具有所述所需形状并且基本上不如在所述第一状态下可成形。所述装置可以包括限定腔室的包层、定位成将所述腔室与环境流体地联接的孔口，和定位在所述腔室中的纤维材料。当所述装置处于所述第二状态下时，与所述装置处于所述第一状态下时相比，所述纤维材料可以基本上较不容易成形。

Description

包括纤维材料的可塑形装置

技术领域

本公开整体涉及被构造为形成所需形状并且随后保持在该所需形状的可塑形装置，具体地讲，涉及包括纤维材料的可塑形装置。

背景技术

多种应用可受益于具有刚度的材料或设备，该刚度可从第一(柔性)状态变为第二(更为刚性)状态，在该第一状态下，材料可塑形成所需形状，在该第二状态下，可保持或固定为该所需形状。

一些现有的可塑形设备在不透气包层中采用分立的粒子(即，块状介质)，这些分立的粒子通常可相对于彼此自由运动，但当包层的内部压力降低到低于环境压力时，“堵塞”在一起并且抵抗相对运动。块状介质的这种堵塞已经被提议用于多种产品，从婴儿的医疗约束(美国专利4,885,811)到四肢复原(美国专利4,657,003)到手术期间稳定患者(美国专利6,308,353)到机器人末端执行器(美国专利公布2010/0054903)。但块状介质堵塞的一个显著的缺点是填充有块状介质的设备需要有较大的体积。块状介质本身并不能够很好地适用于薄的片状应用。

其它现有设备或系统在薄形状因数中采用抗弯刚度变化。通过将材料片放在包层中并移除包层中的空气(例如，如在美国专利公布2012/0310126和Ou等人的Ou et al.，“jamSheets：Thin Interfaces with Tunable Stiffness Enabled by Layer Jamming，”TEI′14Proceedings of the 8th International Conference on Tangible，Embeddedand Embodied Interaction，pages 65-72，Association for Computing Machinery(ACM)，Feb 2014)(“堵塞片材：具有通过层的堵塞启用的可调谐刚度的薄接口”，《TEI′14第八届国际有形嵌入式及实体互动会议论文集》，第65至第72页，美国计算机协会(ACM)，2014年2月)，可实现具有可变抗弯刚度的相对薄的制品。这些制品在未堵塞状态下通过允许多个薄材料层相对于彼此滑动来实现低的抗弯刚度，但具有高的杨氏模量(或拉伸模量)。然而，由于这些单独的层即使在未堵塞状态下也各自具有高的总杨氏模量，并且它们在平面内的一个或多个轴线上基本上连续，因此它们在薄制品的该平面或主表面内不容易延展。由于单独的层缺乏这种延展性，因此这些层的贴合性也受到限制。因此，这些层只能通过生成皱纹、而不是通过平滑连续地呈现任意形状来呈现复杂形状。这些系统的抗弯刚度在真空中可增大，因为多个层堵塞在一起并且表现得更像由高杨氏模量材料形成的单个厚层。

发明内容

本公开整体涉及可塑形装置，该可塑形装置包括限定腔室的包层和定位在腔室中的纤维材料，并且当腔室中的压力降低到低于环境压力时，纤维材料可堵塞或锁定在一起以抵抗相对运动。在一些实施方案中，本公开的装置还可包括在腔室中与纤维材料相邻(例如，以重叠关系)定位的一个或多个支撑片材。例如，该装置可包括两个或更多个片材，其中纤维材料定位在相邻的支撑片材之间。在采用支撑片材的一些实施方案中，支撑片材中的一者或多者可包括锁定片材或由锁定片材部分地形成，该锁定片材被构造为当腔室中的压力降低到低于环境压力时，与纤维材料和/或与一个或多个附加片材(如果采用了的话)“锁定”。

锁定片材是本公开的装置中可采用的支撑片材的一个示例。本公开的锁定片材各自图案化为实心区域和开口区域，这样实心区域可在锁定片材的主表面中相对于彼此运动，从而允许锁定片材在主表面内延展，由此提高锁定片材(即，在两个或更多个轴线上)的贴合性。实心区域可以是分立的并且与相邻的实心区域分开，和/或实心区域可例如通过路径或跨接部(例如，长路径和/或曲折路径)连接至相邻的实心区域(即，连续的)，该路径或跨接部允许在片材的主表面内在实心区域之间进行相对运动。当腔室处于真空中时，锁定片材可例如跨纤维材料或通过纤维材料和/或与纤维材料堵塞在一起，以增大装置的硬度或刚度(例如，抗弯刚度(例如，有效弯曲模量)、抗拉刚度(例如，有效拉伸模量)和压痕刚度(例如，有效压痕模量)中的一者或多者)。

本公开的一些方面提供了一种可塑形装置，该可塑形装置具有第一状态和第二状态，在第一状态下，该装置是可成形的，使得该装置可形成所需形状，在第二状态下，该装置具有所需形状并且与在第一状态下相比基本上较不容易成形。该装置还可包括限定腔室的包层和定位成将腔室与环境流体地联接的孔口，其中包层由不透气材料形成。该装置还可包括定位在腔室中的纤维材料，其中当该装置处于第二状态下时，与该装置处于第一状态下时相比，纤维材料基本上较不容易成形。

参考具体实施方式和附图，本公开的其它特征和方面将变得显而易见。

附图说明

图1A是根据本公开的一个实施方案的采用纤维材料的可塑形装置的剖面透视图。

图1B是根据本公开的另一个实施方案的采用纤维材料和包括连续实心区域的锁定片材的可塑形装置的剖面透视图。

图1C是根据本公开的另一个实施方案的采用纤维材料和包括连续实心区域的锁定片材的可塑形装置的剖面透视图。

图2A是根据本公开的一个实施方案的在第一状态下示出的可塑形装置的透视图。

图2B是图2A的在第二状态下示出的可塑形装置的透视图。

图3A是根据本公开的一个实施方案的在第一状态下示出的可塑形装置的透视图。

图3B是图3A的在第二状态下示出的可塑形装置的透视图。

图4是图1B和图1C的以错开构造示出的两个锁定片材的俯视平面图。

图5是图4的两个锁定片材的侧面剖视图，其中下部锁定片材被示出为包括高摩擦表面。

图6A至图6C是根据本公开的另一个实施方案的可塑形装置的示意性剖视图，其采用了纤维材料以及包括连续实心区域和高摩擦表面的锁定片材，并示出了一种根据本公开的一个实施方案的使用可塑形装置的方法。

图7是根据本公开的另一个实施方案的采用纤维材料和包括分立的实心区域的锁定片材的可塑形装置的剖面透视图。

图8A至图8C是根据本公开的另一个实施方案的可塑形装置的示意性剖视图，其采用了纤维材料以及包括分立的实心区域和高摩擦表面的锁定片材，并示出了一种根据本公开的一个实施方案的使用可塑形装置的方法。

图9A是根据本公开的另一个实施方案的采用包括重叠的分立的实心区域的锁定片材的可塑形装置的局部透视图。

图9B是图9A的可塑形装置的示意性局部剖视图。

图10A是根据本公开的一个实施方案的锁定片材的分立的实心区域的透视图。

图10B是根据本公开的另一个实施方案的可塑形装置的局部透视图，该装置采用了图10A的沿两个轴线重叠的分立的实心区域。

图10C是沿线10C-10C截取的图10B的可塑形装置的局部剖面透视图。

图10D是沿线10D-10D截取的图10B的可塑形装置的局部剖面透视图。

图11至图25分别是根据本公开的另一个实施方案的包括连续实心区域的锁定片材的俯视平面图。

具体实施方式

本公开整体涉及一种可塑形装置，该可塑形装置包括限定内部腔室的包层和定位在腔室中的纤维材料。如上所述，本公开的可塑形装置还可包括定位在腔室中的一个或多个支撑片材，并且在一些实施方案中，支撑片材中的一者或多者可包括锁定片材或由锁定片材部分地形成。

每个锁定片材可被图案化为实心区域和开口区域(即，实心区域之间的间隙或空间)，使得实心区域中的至少一些可在片材的主表面内相对于彼此运动。该装置具有第一状态，在第一状态下该装置是可成形的并且能够变为所需的三维形状。该装置还被构造为从第一状态变为第二状态，在第二状态下，该装置的三维形状是基本上固定的或刚性的(或与在第一状态下相比，至少是基本上较不容易成形的或更为刚性的)，使得可出于期望的目的维持所述形状。通过将腔室抽空以使腔室中的压力降低到低于环境压力，并移除腔室中的空气(例如，基本上所有的空气)，可将该装置从第一状态变为第二状态。通过释放腔室中的降低的压力并允许其恢复到环境压力，可将该装置从第二状态变为第一状态。该装置可包括在腔室与环境之间提供流体连通的开口或孔口，使得真空源可经由连接器(例如，管材)联接到孔口。

本公开的可塑形装置可用于多种应用，该多种应用可受益于一种材料或制品，所述材料或制品可从可成形状态变为刚性或不可成形状态，在可成形状态下，其可形成为所需形状，在刚性或不可成形状态下，可将所需形状基本上锁定所需时长。此类应用的示例包括但不限于：手术入路收缩；组织或器官收缩；患者定位(例如，用于使患者在处理、治疗、手术等期间保持在所需位置)；封装(例如，用于在装运期间保持、分离和/或保护物体)；住宅储存和办公室储存；组织；和/或陈列(例如，模块化货架、抽屉隔板等)；固定(例如，用于固定四肢或关节的石膏)；其它合适的应用或者其组合。

使用可塑形装置(例如，用于处理组织)的方法在均提交于2014年12月19日的美国专利申请62/094279和62/094336中有所描述，这两个美国专利申请全文以引用方式各自并入本文。

与一些现有的可塑形设备不同，本公开的可塑形装置的一些实施方案由于其基本上片状或板状的构造而占用基本上较少的三维空间或体积。一些现有的可塑形设备填充有珠粒或其它微粒或“块状”物质或介质。本公开的片状装置可克服存在于现有的“块状”或非片状设备的若干缺点，这些缺点包括但不限于：(i)块状装置需要大的三维尺寸或空间以符合具有标称球形形状因数和相对大的横截面积的所需形状(例如，覆盖物体或围绕物体形成)；(ii)块状装置只能对物体施加较小的力；(iii)块状装置具有最强的压缩力；以及(iv)块状装置在不对物体施加较大的力的情况下不容易贴合所需物体或呈现所需三维形状。

定义

术语“一个”、“一种”和“该”、“所述”可互换使用，“至少一个(种)”是指所述要素中的一个(种)或多个(种)。

术语“和/或”意指任一者或两者。例如，“A和/或B”意指单独的A、单独的B或A和B两者。

术语“包括”、“包含”或“具有”及其变型形式意在涵盖其后所列的项及其等同物以及附加的项。

除非另有规定或限制，术语“联接”及其变型形式被广义地应用并涵盖直接联接和间接联接。

术语“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”等仅用于在元件彼此有关时描述元件，而绝非意在详述装置的具体取向、指明或暗示装置的必要或必需取向、或规定本文所述本发明在使用时将如何使用、安装、显示或定位。

“低摩擦”表面可以一般地用来指具有低的动摩擦系数的表面。在一些实施例中，低摩擦表面可包括的动摩擦系数不大于约1，在一些实施例中不大于约0.5，并且在一些实施例中不大于约0.25，当在平坦膜上进行测量时，根据塑料膜和片材的ASTM D1894-08静摩擦系数和动摩擦系数相对于另一片相同材料滑动。

例如，在装置处于第一状态下时，单独地描述锁定片材或锁定片材之间的相对运动时，“高摩擦”表面通常可用来指具有高动摩擦系数的表面。通过表面材料的特性或通过表面的物理结构化(例如，3M^TM抓持材料，购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3M Company)；www.3m.com/gripping)可实现这种摩擦。在一些实施方案中，高摩擦表面可包括的动摩擦系数为至少约1，在一些实施方案中为至少约3，并且在一些实施方案中为至少约10，当在平坦膜上进行测量时，根据塑料膜和片材的ASTM D1894-08静摩擦系数和动摩擦系数而相对于另一片相同材料滑动。

短语“片材”、“片状”、“片状构造”、“板”、“板状”、“板状构造”或其变型形式用于描述厚度相对于其长度和宽度较小的制品。此类制品的长度和宽度可限定制品的“主表面”，但这个主表面以及该制品不需要是平坦的或平面的。例如，以上短语可用于描述一种制品，该制品具有厚度(例如，在沿主表面的任何点处与制品的主表面正交的Z方向上)对主表面的第一表面尺寸(例如，宽度或长度)的比率(R₁)，以及厚度对主表面的第二表面尺寸的比率(R₂)，其中第一比率(R₁)和第二比率(R₂)均小于0.1。在一些实施方案中，第一比率(R₁)和第二比率(R₂)可小于0.01；在一些实施方案中，小于0.001；并且在一些实施方案中，小于0.0001。需注意，这两个表面尺寸不必相同，并且第一比率(R₁)和第二比率(R₂)无需相同，以便使第一比率(R₁)和第二比率(R₂)均落入所需范围内。此外，第一表面尺寸、第二表面尺寸、厚度、第一比率(R₁)和第二比率(R₂)中没有一个需要恒定，以便使第一比率(R₁)和第二比率(R₂)均落入所需范围内。

短语“主表面”用来指制品的集合表面(例如，制品的外表面)，即使该制品由较小的物体或较小的部分形成。较小的物体和较小的部分可共同限定制品的主表面。虽然这种主表面在一些情况下可能是平面的，但主表面无需是平坦的或平面的，并且在某些情况下，可以是弯曲的或以其它方式是复杂的。短语“主表面”在下文相对于图1、图4和图5的锁定片材进行更详细的描述。

短语“基本上平行”用来指具有主表面的至少两个片材或片状制品，其中片材或制品的主表面在沿它们相应主表面的任一点处相对于彼此平行取向，但允许略微偏离于平行。例如，如果两个片材具有位于X-Y平面中并且沿与X-Y平面正交或垂直的Z方向间隔开一定距离的主表面，那么这两个片材可视为是基本上平行的，即使这些片材中的一者或两者具有在沿主表面的给定点或给定区域处与Z方向稍微脱离正交关系取向的主表面。在一些实施方案中，如果两个片材中的一者或两者具有沿Z方向延展一定量的主表面(即，具有Z维度，因为主表面相对于Z方向倾斜)，那么这些片材可以是基本上平行的，所述量不大于其在X-Y平面中的尺寸的10％；在一些实施方案中，不大于5％；在一些实施方案中，不大于2％；并且在一些实施方案中，不大于1％。需注意，即使两个片材不是平坦的或平面的，这些片材也仍然可能是基本上平行的。例如，两个弯曲片材在它们以同样的程度并且以同样的方式弯曲的情况下可以是基本上平行的，使得两个片材的主表面在沿主表面的任一点或任一区域处相对于法向方向的取向仍落在以上范围内。

术语“聚合物”和“聚合物材料”是指以下两者：由一种单体制得的材料如均聚物，或是指由两种或更多种单体制得的材料如共聚物、三元共聚物等。术语“共聚物”和“共聚材料”是指由至少两种单体制得的聚合物材料。

术语“室温”和“环境温度”可以互换使用，意指20℃至25℃范围内的温度。

术语“有效拉伸模量”(ETM)(在下文对其进行更详细的描述)是指下述曲线图中的线的斜率：单位宽度张力对应变(延展部分除以原始长度)，如根据下文示例部分中所述的规程进行测试。

术语“有效弯曲模量”(EBM)(在下文对其进行更详细的描述)是指下述曲线图中的线的斜率：在根据下文示例部分中所述的规程将样品拉动以引起弯曲时，单位宽度张力对偏转角的无量纲近似值。

术语“有效压痕模量”(EIM)是指下述曲线图中的线的斜率：在根据下文称为有效压痕模量的示例部分中所述的规程测试样品时，所施加的力对偏转距离。

图1A示出了根据本公开的一个实施方案的可塑形装置100A。装置100A通常是片状或板状的或具有片状或板状构造，而不是三维块状构造。

如图1A所示，装置100A可包括：限定内部腔室104A的包层(或壳体，或小袋)102A；纤维材料106A；以及包层102A中的孔口或开口115A，该孔口或开口定位成使腔室104A与环境流体地联接，并且可通过该孔口或开口例如通过将腔室104A联接到真空源120而将所述腔室抽空。

为了清楚起见，包层102A的顶侧和底侧在图1A中被示出为是基本上间隔开的(即，其中侧壁将它们连接在一起)。然而，在一些实施方案中，实际上，装置100A可能看起来更平坦，并具有片状或板状构造。

装置100A可被构造为形成所需形状并且保持在该所需形状。即，装置100A可具有第一状态，其中装置100A是可成形的(如下文进一步描述)，由此使得装置100A可形成所需的三维形状(例如，表现出非零高斯曲率，如下所述)。装置100A还可具有第二状态，其中装置100A具有所需形状并且是基本上刚性的，或与第一状态下相比至少是基本上更为刚性的，并且其中保持或锁定在所需形状(即，基本上不可成形)。

因此，装置100A在第一状态下是可成形的、可变形的、可贴合的和/或可调控的，并且在第二状态下基本上是不可成形的、不可变形的、不贴合的和/或不可调控的。当描述装置100A在第一状态下采取任何所需形状的能力时，可使用诸如可成形、可变形、可贴合和/或可调控等术语，当装置100A在第二状态下时，情况相反。

为了根据本公开呈现任何所需的三维形状并且是“可成形的”(在第一状态下)，装置100A表现出柔韧性(或弯曲性)和延展性两者。例如，根据本公开，高拉伸模量(例如，杨氏模量)材料的固体片材不应当视为是“可变形的”，因为虽然这种固体片材可以弯曲，但它在相似量的力的作用下(例如，在合理量的力的作用下，诸如可用手施加的力)不能延展。一般来讲，当实现弯曲所需的力(不管是手动的还是以其它方式)的标度相当于延展所需的力时，装置可表现出可成形性。例如，如果需要约10-50lb(45-224N)的力来致使装置弯曲，那么应当采用约10-50lb(45-224N)的力来致使装置延展。典型的材料样品(简单地模拟为具有厚度t、宽度w和长度L的矩形梁，只在两端处进行支撑)弯曲到最大偏转(其中L为梁的长度，并且E为杨氏模量)。这种相同的材料样品会延展只有在L～2t时这种固体材料才具有δ_bend～δ_ext，根据本公开这不是片材或“片状”的。

为简单起见，可以将第一状态描述为其中装置100A是可成形的或其中装置100A的形状(例如，三维形状)是可改变的或是未锁定的状态；并且可以将第二状态描述为其中装置100A是“刚性的”、或其中装置100A的形状(例如，三维形状)是固定的或是锁定的状态。

装置100A可通过使用真空源120来抽空腔室104A(即，移除腔室104A中的气体)而变为第二状态。在装置100A已形成其所需形状并且从第一状态变为第二状态之后，可将孔口115A(或连接器122，如下所述)密封和/或与真空源120断开连接，并且装置100A可在第二状态下保持为所需形状。

图1B示出了根据本公开的一个实施方案的可塑形装置100B，其中相似的附图标号表示相似的元件。可塑形装置100B共享与以上参照图1A所示实施方案所描述的元件和特征相同的元件和特征中的许多者。因此，与图1A所示实施方案中的元件和特征对应的元件和特征用100B系列中的相同的附图标号提供。为了更完整地描述图1B所示实施方案的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)，参考了上文结合图1A进行的描述。

装置100B通常是片状或板状的或具有片状或板状构造，而不是三维块状构造。

如图1B所示，装置100B可包括：包层102B，该包层限定内部腔室104B；纤维材料106B；至少两个支撑片材108B(仅以举例的方式示出为两个锁定片材110B)，该至少两个支撑片材以至少部分重叠和基本平行的构造定位在腔室104B中，其中纤维材料106B定位在(例如，夹在)相邻的支撑片材108B之间；以及孔口或开口115B，该孔口或开口位于包层102B中，定位成使腔室104B与环境流体地联接，并且可通过该孔口或开口例如通过将腔室104B联接到真空源(未示出，但诸如图1A的真空源120)而将所述腔室抽空。

为了清楚起见，包层102B的顶侧和底侧在图1B中被示出为是基本上间隔开的(即，其中侧壁将它们连接在一起)。类似地，支撑片材108B被示出为是基本上彼此间隔开的。然而，应当理解，该图示仅用于更好且更清楚地示出支撑片材108B可相对于彼此且相对于纤维材料106B叠堆以及可定位在腔室104B中的方式。实际上，装置100B可能看起来更平坦，并具有片状或板状构造。

与图1A的装置100A类似，图1B的装置100B可具有：第一状态，其中装置100B是可成形的(如下文进一步描述)；以及第二状态，其中装置100B具有所需形状并且是基本上刚性的，或与第一状态下相比至少是基本上更为刚性的，并且其中保持或锁定在所需形状(即，基本上不可成形)。

图1C示出了根据本公开的一个实施方案的可塑形装置100C，其中相似的附图标号表示相似的元件。可塑形装置100C共享与以上参照图1A和图1B所示实施方案所描述的元件和特征相同的元件和特征中的许多者。因此，与图1A和图1B所述实施方案中的元件和特征对应的元件和特征用100C系列中的相同的附图标号提供。为了更完整地描述图1C所示实施方案的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)，参考了上文结合图1A和图1B进行的描述。

装置100C通常是片状或板状的或具有片状或板状构造，而不是三维块状构造。

如图1C所示，装置100C可包括：包层102C，该包层限定内部腔室104C；纤维材料106C；至少两个支撑片材108C(仅以举例的方式示为四个锁定片材110C)，该至少两个支撑片材以至少部分重叠和基本上平行的构造定位在腔室104C中，其中纤维材料(或纤维材料的一部分)106C定位在相邻的支撑片材108C之间；以及孔口或开口115C，该孔口或开口位于包层102C中，定位成使腔室104C与环境流体地联接，并且可通过该孔口或开口例如通过将腔室104C联接到真空源(未示出，但为诸如图1A的真空源120)而将所述腔室抽空。

如图1C所示，在采用了两个以上支撑片材108C的一些实施方案中，纤维材料106C可定位在形成于所有相邻支撑片材108C之间的空间中。然而，应当理解，不必一定如此，并且即使在采用了两个以上支撑片材108C时，纤维材料(或纤维材料的一部分)也无需位于形成于相邻支撑片材108C之间的每个空间中。仅以举例的方式，图1C包括：四个支撑片材108C(具体地讲，四个锁定片材110C)，这四个支撑片材限定了它们之间的三个空间；以及三种纤维材料106C(或一种或多种纤维材料106C的三个部分)，这三种纤维材料位于限定于相邻支撑片材108C之间的这些空间中。

分别与图1A和图1B的装置100A和100B类似，图1C的装置100C可具有：第一状态，其中装置100C是可成形的(如下文进一步描述)；以及第二状态，其中装置100C具有所需形状并且是基本上刚性的，或与第一状态下相比至少是基本上更为刚性的，并且其中保持或锁定在所需形状(即，基本上不可成形)。

如上所述，将图1B和图1C的支撑片材108B和108C以举例的方式示出为包括本公开的锁定片材110B和110C。但是，不必一定如此。如图1A所示，本公开的一些实施方案不包括支撑片材。如图1B和图1C所示，本公开的一些实施方案包括一个或多个支撑片材108B和108C，现在将简单地将所述一个或多个支撑片材统称为支撑片材108。

在一些实施方案中，支撑片材108可以是实心的，并且在一些实施方案中，如图1B和图1C所示，支撑片材108可包括已图案化的锁定片材110(即，支撑片材108的至少一部分可由已图案化的锁定片材110形成或包括已图案化的锁定片材110)。在一些实施方案中，如下文更详细的描述，并且如图1B和图1C所示，锁定片材110可各自被图案化为包括实心区域132和开口区域134(即，穿过片材110的厚度的开口)。此外，在一些实施方案中，支撑片材108可例如被图案化以改善片材的柔韧性(或弯曲性)和/或延展性，而无需形成实心区域和开口区域。即，在此类实施方案中，支撑片材108可例如被图案化以形成压痕或折线，但这些图案不是自始至终穿过片材的厚度形成以便形成开口区域或切口的。此类图案化而非切穿的支撑片材被简称为“图案化片材”或“图案化支撑片材”。因此，在采用了支撑片材108的实施方案中，支撑片材可包括本公开的固体片材、图案化片材和/或锁定片材，下文将对这些片材进行更详细的描述。可在本公开的一个装置中例如以交替的或随机的布置方式采用固体片材、图案化片材和锁定支撑片材的组合。

本公开的固体支撑片材和图案化的支撑片材可以是单层或多层(例如，层合)构造并且可由多种材料形成，所述多种材料包括但不限于：纸张；金属，其可退火以增强柔软度和可锻性(例如，钢、铝)；层合金属层或箔(例如，具有相同或不同的金属)；聚合物材料(例如，聚氨酯、聚烯烃)；复合材料(例如，碳纤维)；弹性体(例如，硅酮、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)；其它合适的材料；以及它们的组合。

本公开的图案化片材可通过多种工艺形成，所述多种工艺包括但不限于：压印；雕刻；下文所列举的用于制造本公开的锁定片材的工艺中的任何者；其它合适的工艺；或者其组合。

图2A至图2B示出了根据本公开的另一个实施方案的可塑形装置200，该装置200是片状的。在由包层202限定的腔室内包含本公开的纤维材料(具有或不具有本公开的支撑片材(例如，锁定片材)，未示出)，未示出。腔室(未示出)可经由开口215和连接器222，例如通过将连接器222连接到真空源(未示出)而被抽空。图2A示出了处于第一状态下的装置200，其中位于包层202内部且由该包层限定的腔室未抽空(即，压力未降低到显著低于环境压力)。装置200在第一状态下可形成所需形状(即，三维形状)。图2B示出了装置200在已形成所需形状并且从第一状态变为第二状态以将装置200“锁定”(即，可逆地锁定)在所需形状的情况。连接器222在图2A和图2B中被示出为与包层202一体形成，由此使得连接器202在第二状态下(图2B)仍联接到包层202，但不必一定如此。

类似地，图3A至图3B示出了根据本公开的另一个实施方案的可塑形装置300，装置300仍是片状的，但具有管状构造。在由包层302限定的腔室内包含本公开的纤维材料(具有或不具有本公开的支撑片材(例如，锁定片材)，未示出)(未示出)，并且该纤维材料可与包层302的管状表面基本平行地取向或布置或伸长。纤维材料和/或支撑片材(如果采用了的话)也可以是管状的。在采用了支撑片材的一些实施方案中，一个或多个支撑片材可围绕管件定位(例如，端对端或端部重叠)。在一些实施方案中，单个长的支撑片材还可围绕自身卷绕多次以便以管状形状形成多个层。

包层302可经由开口315和连接器322、例如通过将连接器322连接到真空源(未示出))而被抽空。图3A示出了处于第一状态下的装置300，其中位于包层302内部且由包层302限定的腔室未抽空(即，压力未降低到显著低于环境压力)。装置300在第一状态下可形成所需形状(即，三维形状)。图3B示出了装置300在已形成所需形状并且从第一状态变为第二状态以将装置300“锁定”在所需形状的情况。连接器322在图3A和图3B中被示出为与包层302一体形成，由此使得连接器302在第二状态下(图3B)仍联接到包层302，但不必一定如此。

仅作为举例，图2A至图2B和图3A至图3B分别示出了装置200和装置300的构造。本文相对于本公开的可塑形装置的其它实施方案所描述的附加细节中的任何者也可应用于装置200和装置300，反之亦然。

虽然在图2A至图3B中未示出，但在一些实施方案中，本公开的装置在第二状态下时，与第一状态相比，可具有至少略微减少的体积。即，在一些实施方案中，本公开处于第二状态下的装置相对于第一状态可至少部分地塌缩。在本公开的片状装置中，塌缩可能主要沿装置的厚度方向(即，Z方向)发生，其在第一状态下相对于表面尺寸(即，限定装置的主表面的尺寸)便已经较小。

虽然图1A至图1C为了进行示意性的说明而被示出为本公开的三个不同的实施方案，但整体装置100A、100B和100C及其单独的部件(例如，包层102A、102B、10C，腔室104A、104B、104C，纤维材料106A、106B、106C，支撑片材108B、108C(例如，包括锁定片材110B、110C))共享特征和元件。图1A至图1C仅示出了包含于腔室104A、104B和104C中的元件的不同组合和布置方式(例如，支撑片材108B、108C的数量和布置方式)。因此，现在将仅参考附图标号的数字部分(即，100)来统一描述装置100A、100B和100C及其部件。然而，应当理解，下文有关通用装置100及其任何元件或部件的公开内容同样可适用于图1A至图1C中的装置100A、100B、100C及其相应部件中的任一个。

包层102通常由不透气材料形成。包层102或其一部分(例如，包层外表面的至少一部分)可由多种材料形成，这取决于装置100的所需用途。合适的包层材料的示例包括但不限于复合材料、聚合物材料(例如，弹性体材料、热塑性材料、热固性材料、生物可降解材料或者其组合)或者其组合。在一些实施方案中，包层102或其一部分(例如，包层外表面的至少一部分)可由防止藏匿细菌和其它污秽的不可透过性(例如，液体和气体不可透过的)、非吸收性、多微孔和/或非多孔材料形成。因此，包层102或其各自的部分可容易清洁和/或消毒。此外，在一些实施方案中，包层102或其一部分可包括抗菌层或抗菌涂层，以抑制微生物聚集和/或在包层102上生长。在一些实施方案中，包层102可由与普通消毒剂和清洁剂相容的材料形成，诸如氧化剂(例如，漂白剂、过氧化氢、稀释过乙酸等)、季铵消毒剂(例如，二甲基二癸基铵溴化物)、酚化合物(例如，三氯生)、清洁表面活性剂(例如，十二烷基硫酸钠)以及溶剂(例如乙二醇醚，如己基纤维素溶剂或己基卡必醇)。

在一些实施方案中，包层102可由高度可延展且可贴合的弹性体材料形成，由此使得装置100的整体延展性或贴合性不受包层102的限制。换句话讲，包层102的延展性和贴合性至少是纤维材料106、一个支撑片材108(如果采用了的话)的延展性和贴合性、或者至少是多个支撑片材108(如果采用了的话)的延展性和贴合性。更具体地讲，在一些实施方案中，包层102可具有与纤维材料106、一个支撑片材108(如果采用了的话)或多个支撑片材108(如果采用了的话)相比较小的拉伸模量(例如，杨氏模量，或示例中所示的有效拉伸模量)、弯曲模量(例如，有效弯曲模量，如示例中所示)和/或压痕模量(例如，有效压痕模量，如示例中所示)。

包层102可表现出以下有效拉伸模量(例如，如根据示例部分中所述的测试方法进行测试)：在一些实施方案中不大于5N/mm；在一些实施方案中不大于3N/dm；在一些实施方案中不大于1.5N/dm；在一些实施方案中不大于1N/dm；在一些实施方案中不大于0.5N/dm；并且在一些实施方案中不大于0.1N/dm。下面的示例中所使用的包层根据示例的“测试规程”部分中所述的方法来对自身进行测试，并且被发现具有1.21N/mm的有效拉伸模量。

弹性体材料的示例可包括硅酮、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、液体硅橡胶、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、其它合适的热塑性弹性体及其组合。

热塑性材料的示例可包括以下所述中的一者或多者：聚烯烃(例如，聚乙烯(高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、金属聚乙烯等，以及它们的组合)、聚丙烯(例如，无规和间规聚丙烯))、聚酰胺(例如，尼龙)、聚氨酯、聚缩醛(诸如迭尔林)、聚丙烯酸酯和聚酯(诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二酯乙二醇(PETG)和诸如聚乳酸的脂肪族聚酯)、氟塑料(诸如，购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3M company，St.Paul，MN)的THV)及其组合。

热固性材料的实例可包括聚氨酯、硅酮、环氧化物、三聚氰胺、酚醛树脂以及它们的组合中的一个或多个。

可生物降解性聚合物的实例可包括聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚(己内酯)、丙交酯和乙交酯的共聚物、聚(乙烯琥珀酸)、聚羟基丁酸盐以及它们的组合中的一个或多个。

在采用聚合物包层102的实施方案中，包层102可通过多种方法形成，包括相对容易的制造方法，诸如挤出、模塑或者其组合。

在一些实施方案中，包层102的一个或多个表面(例如，包层的外表面)或者其一部分可包括低摩擦表面，其可通过各自的表面的材料组合物和/或纹理实现，或者通过处理所述表面(例如，使用涂层或通过将低摩擦层联接到包层102的所需部分等)实现。

在一些实施方案中，装置100可在腔室104内的内部压力等于环境压力时(例如，在海平面处约101kPa)或在环境压力的+/-5％内时，处于第一状态下。然而，腔室104可被至少部分地抽空(例如，通过将孔口115联接到真空源120(参见图1A)并且将腔室104抽空，即移除腔室104中的气体)以使装置100变为第二状态，其中腔室104内的内部压力降低到低于环境压力(例如，低于环境压力大于5％)。

真空源120仅示意性地示于图1中，但是应当理解，多种合适的真空源可以联接到装置100。例如，真空源120可包括但不限于机械泵、手动泵诸如注射器-柱塞组合、可降低腔室104中的压力的其它合适的真空源或它们的组合中的一者或多者。

图1A中仅以举例的方式将真空源120示出为通过连接器122联接到装置100的孔口115。以举例的方式将连接器122示出为管材。在一些实施方案中，连接器122和真空源120中的一者或两者可视为形成装置100的一部分(例如，包层102可与连接器122一体形成或包括连接器122)；然而，在一些实施方案中，装置100可视为联接到连接器122和真空源120中的一者或两者。

在一些实施方案中，纤维材料106可为片材的形式或可以是片状的，这可使得装置100能够保持为片状。在一些实施方案中，纤维材料105可由织造材料或非织造材料形成，诸如能够以商品名称3M^TMSCOTCHBRITE^TM购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)的非织造织物。在一些实施方案中，纤维材料106可以是纤维束的形式(例如，松散的纤维)，并且此类纤维可包括很多较短纤维、较少但较长的纤维、其它合适的捆绑纤维构造或者其组合。

短语“纤维材料”是指由多种纤维组成的材料，其中单独的纤维或一些纤维组能够相对于其它纤维或纤维组运动。即，在本公开的纤维材料中，纤维(或其多个部分，例如，在其中纤维材料由一个连续纤维形成的实施方案中)可在纤维材料内相对于彼此运动(即，不会损坏纤维或以其它方式改变材料的性质)。纤维(或其多个部分)的这种相对运动可能是由于纤维诸如3M^TMSCOTCHBRITE^TM非织造织物(3M公司(3M Company))中的纤维之间的物理空间或彼此粘结但在纤维之间具有一定间距的一些纤维集合引起的。即使纤维在沿其长度的一个或多个点处附接到其它纤维，物理空间也允许纤维弯曲并沿轴线拉直或对准。在一些实施方案中，纤维可能不以任何方式粘结或固定到其它纤维(例如，如同由钢丝绒或玻璃纤维制成的垫)，从而允许纤维能够相对于彼此运动。在这两种情况下，纤维的运动仅受到纤维之间的摩擦的限制，所述摩擦在环境压力下通常较低，但通过将腔室104中的压力降低到低于环境压力可大大增加，从而使纤维“锁定”在一起。本公开的纤维材料不包括例如纸张或木材等材料，所述材料由不能相对于彼此运动而不损坏纤维或改变材料的性质的纤维制成。

纤维材料106可由本领域技术人员关于纤维制造的众所周知的多种工艺形成，这些工艺包括但不限于熔喷工艺、纺丝工艺、挤出工艺、下述纤维工艺中的任一种、其它合适的工艺或者其组合。

纤维材料106可由适于加工成纤维的多种材料形成，这些材料包括但不限于：金属(例如，钢(例如，钢丝绒)铝、其它合适的金属或它们的组合)；聚合物(例如，聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、其它合适的聚合物材料或它们的组合)；纺织品；陶瓷(例如，陶瓷纤维，以商品名称3M^TMNEXTEL^TM陶瓷纺织品购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN))；复合材料(例如，纤维玻璃)；其它合适的材料；或它们的组合。

在一些实施方案中，如图1C所示，在装置100中可采用多种纤维材料106(或纤维材料106的多个部分或多个区段)。在此类实施方案中，纤维材料106无需均为同一类型(例如，非织造织物与纤维束等)，并且无需均由同一种材料制成。相反，在一些实施方案中，装置100可包括多于一种类型的纤维材料106和/或材料构成。甚至在其中仅以一个空间体积采用了纤维材料106的实施方案中(例如，如图1A和图1B所示)，纤维材料106仍然可以包括各种类型的纤维材料106和/或纤维材料106层的组合，但不需要全部如此。

一般来讲，当装置100在第一状态下时，纤维材料106是可成形的，例如，这是因为构成纤维材料106的纤维是彼此可运动的和/或相对于任何支撑片材108(如果采用了的话)可运动的。然而，当腔室104中的压力降低到低于环境压力并且纤维材料106中的空气被移除(或消除)时，由纤维材料106构成的纤维可相对于彼此堵塞，表现得更像构成纤维的材料块。因此，如果纤维具有高刚度(例如，高的有效拉伸模量)，则压力降低的纤维材料106或堵塞在一起的纤维材料106块将具有高刚性，并且装置100在其第二状态下将具有高刚性。纤维的材料构成、纤维的布置方式和纤维材料106的类型都可以变化，以实现在第一状态下具有所需可成形性以及在第二状态下具有所需刚性或刚度的装置。

这些纤维可随机地布置在装置10的腔室104内，或者它们可按多层标称平行纤维进行布置(可能其中一个层的纤维标称地垂直于另一个层的纤维)，或它们可由纤维的带状物或更松散的粗纺带织造而成。复杂的纺织物状编织图案的一个或多个层也可用于布置纤维。如果纤维的连续长度在任一个轴线上延展跨过装置100，则可能会失去装置100沿该轴线的延展性和一定程度的贴合性。然而，在施加真空时，可实现装置100的较高的抗弯刚度(例如，有效弯曲模量)。如果纤维的长度是延展跨过装置100的纤维的重叠长度，则可实现更好的延展性(以及由此适形能力)。

在一些实施方案中，纤维(即，形成纤维材料106)可通过纵横比进行定义，该纵横比可被定义为纤维长度与取决于纤维的横截面形状(例如，直径)的代表性横向尺寸的比。在一些实施方案中，形成纤维材料106的纤维的纵横比可为至少10；在一些实施方案中，至少20；在一些实施方案中，至少25；在一些实施方案中，至少30；在一些实施方案中，至少50；在一些实施方案中，至少75；在一些实施方案中，至少100；并且在一些实施方案中，至少300。在一些实施方案中，形成纤维材料106的纤维的纵横比可不大于1000；在一些实施方案中，不大于750；并且在一些实施方案中，不大于500。

在一些实施方案中，可以将纤维分为两类：(i)短纤维，也称为不连续纤维，纵横比为在约20至约60的范围内；以及(ii)长纤维，也称为连续纤维，纵横比为在约200至约500的范围内。在一些实施方案中，纤维材料106可由短纤维、长纤维、其它长度的纤维或者其组合形成。

在一些实施方案中，在纤维材料106中使用的令人满意的纤维可具有：(i)在约20mm和约110mm之间并且在一些实施方案中在约40mm和约65mm之间的长度；以及(ii)纤度或线性密度为在约1.5旦尼尔至约500旦尼尔并且在一些实施方案中为在约15旦尼尔至110旦尼尔的范围内。在一些实施方案中，可使用具有混合旦尼尔的纤维来制造纤维材料106以便获得所需的表面纹理或表面光洁度。也可设想使用较大的纤维，并且本领域内的技术人员将会理解本发明不受所使用纤维的特性或它们各自的长度、线性密度等的限制。

纤维的横截面形状也可通过使用具体的喷丝头来控制和调整，如在“Applications of non-circular cross-section chemical fibers”by Xiaosong Liu，et.Al.in Chemical Fibers International 12/2011；61(4)：210-212.(Xiaosong Liu等人的“非圆形横截面化学纤维的应用”，《国际化纤》杂志，2011年12月，第61卷第4期，第210至第212页)中所述。形成纤维材料106的纤维可具有多种横截面形状，这些横截面形状包括但不限于圆形、正方形、三角形、椭圆形、中空形(例如，环形)、星形、多边形、交叉形、“X”形、“T”形、更复杂和/或不规则的横截面形状(例如，三叶形、深槽形)、其它合适的横截面形状以及它们的组合。此外，纤维的横截面形状和/或尺寸不需要沿其长度是恒定的。

纤维材料106可由多种合适的纤维包括天然纤维、合成纤维以及它们的组合形成。合适的合成纤维可包括由以下所述制备的那些：聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、尼龙(例如，六亚甲基己二酰胺、聚己内酰胺)、聚丙烯、丙烯酸树脂(由丙烯腈聚合物形成的)、人造丝、醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物、其它合适的合成纤维以及它们的组合。合适的天然纤维可包括由以下所述制备的那些：棉、羊毛、黄麻、大麻、其它合适的天然纤维和它们的组合。

用于形成纤维材料106的纤维可为原始纤维或从(例如)衣服切边、地毯制造、纤维制造或纺织物加工中回收的废料纤维。纤维材料可以是同质纤维也可以是复合纤维。复合纤维可包括多组分纤维，诸如双组分纤维(例如，共纺的皮芯型纤维、并列型纤维等)。提供在幅材的不同部分(如，第一幅材部分、第二幅材部分和中间幅材部分)中包括不同纤维的纤维材料106也在本公开的范围内。

在一些实施方案中，纤维材料106可由气流成网的、梳理成网的、缝编的、纺粘的、湿法成网的或熔喷的构造制成但不限于这些。在一些实施方案中，纤维材料106可包括如授予Hoover等人的美国专利2,958,593中所述的开口的、膨松有弹性的、三维的气流成网非织造基板，该专利的公开内容以引用方式并入本文。这种非织造织物利用随机设置的短纤维形成。这种非织造织物的一个示例以商品名“SCOTCH-BRITE”购自美国明尼苏达圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)。

制造本公开的纤维材料的其它方法包括使用连续原丝。由连续原丝制成的示例性非织造制品是在授予Heyer等人的美国专利4,991,362和5,025,596中所描述的那些，这些专利的公开内容以引用方式并入本文。这些专利描述了以连续的单向卷曲原丝丝束与原丝在垫的相对端处粘结在一起而形成的低密度研磨制品。

在一些实施方案中，形成纤维材料106的纤维可拉伸和/或卷曲(例如，以向纤维材料106加入块状材料)，但也可以是通过挤出工艺诸如授予Fitzer的美国专利4,227,350中所描述的工艺而形成的连续原丝，该专利以引用方式并入本文，以及通过授予Heyer等人的上述′362和′596专利所描述的连续纤维。

在一些实施方案中，纤维材料106可在“Rando Webber(兰多织网机)”机器(可从纽约的兰多机械公司(Rando Machine Company，New York)商购获得)上形成，也可通过其它常规的纤维制造工艺形成。例如，在采用了纺粘类型的纤维材料的实施方案中，原丝可具有大得多的直径，例如，直径高达2mm或更大。此外，可以调节工艺来生成规则的螺旋形卷曲的原丝。不规则的原丝起伏通过贯穿幅材成通常由喷丝头开口图案所限定图案的原丝的随机环绕、扭结或弯曲来表征。另外的工艺处理也可以其它方式卷曲、扭结或改变纤维的形状。当腔室104被抽空时，纤维的此类扭结或其它结构可有利于纤维材料106的缠结和“锁定”。

在一些实施方案中，纤维材料106的单位面积重量可为至少20g/m²；在一些实施方案中，介于20g/m²与100g/m²之间；并且在一些实施方案中，介于300g/m²与600g/m²之间。此类纤维重量可提供一种幅材，该幅材在针刺或浸渍之前，厚度为约1mm至约200mm；在一些实施方案中，为约6mm至约75mm；并且在一些实施方案中，为约10mm至约50mm。

在一些实施方案中，纤维材料106可例如通过涂布预粘结树脂以使纤维粘结在它们的相互接触点处，从而形成三维一体化结构而强化，诸如Hoover等人所述。预粘结树脂可由热固性水基酚醛树脂制成。还可以采用聚氨酯树脂。其它可用的预粘结树脂可包括含有聚脲、苯乙烯-丁二烯橡胶、腈橡胶和聚异戊二烯的那些。还可以向预粘结树脂加入附加的交联剂、填料和催化剂。本领域内的技术人员将认识到，实际涂布的树脂的选择和数量可取决于以下多种因素中的任何一种，包括(例如)纤维材料106中的纤维重量、纤维密度、纤维类型以及装置100的预期最终应用。

可通过任何合适的方式完成预粘结树脂(如果采用了的话)的涂布，这些合适的方式包括：辊涂、喷涂、干粉涂布、悬浮粉末涂布、粉末散布、液体浸涂、流化床粉末涂布、静电粉末涂布、临界气体稀释液态树脂涂布，或本领域内的技术人员可用的其它常用的涂布方法。

形成三维一体化结构的其它已知方法也在本发明的范围之内。例如，作为将预粘结树脂涂布至纤维以形成纤维材料106的替代形式，可将纤维在其彼此接触的一个或多个点处熔融粘结在一起以形成三维一体化结构，如在授予Heyer等人的美国专利5,685,935中所述。

支撑片材108在图1B和图1C中被示出为形成与纤维材料106交替的支撑片材108的叠堆。为简单起见并且仅以举例的方式，图1B中的叠堆被示出为包括两个支撑片材108，并且图1C中的叠堆被示出为包括四个支撑片材108。然而，应当理解，在本公开的装置中可以采用少到零个以及在结构允许的情况下尽可能多的支撑片材。虽然图1B和图1C的支撑片材以叠堆的形式示出为分立的片材，但应当理解，“多个”(或“多于一个”或“至少两个”)支撑片材一般是指支撑片材的至少两个重叠区段或部分，并且这些重叠区段或部分实际上不一定是分立的片材，相反，可以是一个长片材的彼此层叠的多个区段或部分，例如，通过使长的片材成锯齿形，通过卷绕片材，或通过以其它方式将长的片材布置成使得其包括至少两个重叠的部分或区段。

支撑片材108的数量可被选择为下述数量，即装置100在第一状态下提供足够的可成形性，同时也在第二状态下针对给定应用提供足够的刚性。在一些实施方案中，所采用的支撑片材108的数量可取决于材料构成和每个支撑片材108的厚度。

如上所述，在一些实施方案中，支撑片材108可包括一个或多个锁定片材110或由一个或多个锁定片材110至少部分地形成。本公开的锁定片材110可由多种材料形成，这取决于装置100的所需应用或用途，并且可包括单层或多层构造。合适的锁定片材材料的示例包括但不限于：纸张；金属，其可退火以增强柔软度和可锻性(例如，钢、铝)；聚合物材料(例如，ABS或迭尔林)；复合材料(例如，碳纤维)；其它类似的合适材料；以及它们的组合。

在一些实施方案中，支撑片材108(例如，锁定片材110)均可由相同的材料形成；然而，一个装置100中所采用的支撑片材108无需均由相同的材料形成。在一些实施方案中，支撑片材108中的一些由相同的材料形成，而其它支撑片材108由一种或多种不同的材料形成。此外，如上所述，一个装置100中的支撑片材108可包括多种固体片材、图案化片材和锁定片材110。在一些实施方案中，支撑片材108可根据材料构成和/或类型(即，固体、图案化的和/或锁定的)诸如以交替构造布置(例如，堆叠)在腔室104中。例如，在一些实施方案中，由第一材料形成的支撑片材108可定位成邻近由第二材料形成的支撑片材108，由第二材料形成的支撑片材108可定位成邻近由第一材料形成的支撑片材108，等等。然而，在一些实施方案中，由不同材料形成的支撑片材108可以其它构造或甚至随机地布置在腔室104中。

在一些实施方案中，支撑片材108均可具有相同的厚度(即，沿正交于支撑片材108的主表面的Z方向)；然而，在一些实施方案中，一个装置100中所采用的支撑片材108无需均具有相同的厚度。在一些实施方案中，支撑片材108中的一些可具有相同的厚度，而其它支撑片材108可具有一个或多个不同的厚度。在一些实施方案中，支撑片材108可根据厚度例如按增大的厚度、减小的厚度、交替的厚度的顺序、另一种合适的构造或它们的组合布置(例如，叠堆)在腔室104中。然而，在一些实施方案中，具有不同厚度的支撑片材108可以随机地布置在腔室104中。

此外，在一些实施方案中，一个或多个支撑片材108可具有变化的厚度，使得整个支撑片材108上的厚度不是恒定的。

在一些实施方案中，本公开的图案化和/或锁定片材108可通过多种方法形成，所述多种方法包括但不限于挤出、模塑、激光切割、水冲法、机加工、立体光照型技术或其它3D打印、激光烧蚀、光刻、化学蚀刻、旋转模切、压印、冲压、其它适合的消极或积极的处理技术或它们的组合。

当装置100在第一状态下时，支撑片材108可以是可成形的，并且可相对于彼此滑动，使得相邻支撑片材108的主表面滑动经过彼此(例如，沿X方向和Y方向)，并且还可以在正交于沿支撑片材108的主表面的任一点的Z方向上相对于彼此运动。然而，当装置100在第二状态下时(即，当腔室104被抽空时)，支撑片材108可以是在表面方向上(例如，X和Y)和Z方向上相对于彼此基本上不动的或“锁定的”，使得装置100是“基本上/实质上不动的”或“基本上/实质上锁定的”。当支撑片材108包括锁定片材110时，尤其如此。

“基本上/实质上不动的”或“基本上/实质上锁定的”装置100也可称为“基本上刚性的”、“相比在第一状态下基本上更为刚性的”或“相比在第一状态下基本上较不容易成形的”，并且在一些实施方案中，可通过将装置100在第二(锁定)状态下时装置100的材料特性(例如，刚度度量，诸如拉伸模量)与装置100在第一(未锁定)状态下时装置100的相同材料特性进行比较来表征，如下文更详细描述。

虽然如上所述在本公开的装置中可以采用未锁定的(例如，固定的或图案化的)支撑片材108，但在图1B和图1C中以举例的方式示出呈锁定片材110的形式的支撑片材108。现在将对图1B和图1C的锁定片材进行更详细的描述。有关本公开的锁定片材的附加特征和细节在2014年12月19日提交的美国申请62/094240中进行了描述，该美国申请全文以引用方式并入本文。

如图1B和图1C进一步示出，每个锁定片材110的至少一部分能够被图案化或分割成实心区域132和开口区域134(即，实心区域1332之间的间隙或自由空间)，使得实心区域132中的至少一些可在锁定片材110的主表面S内相对于彼此运动。

在采用锁定片材110的实施方案中，纤维材料106的部分(即其纤维或纤维部分)可有助于将装置100卡在或锁定在第二状态下，例如通过至少部分地穿透锁定片材110的开口区域134。除此之外或另选地，锁定片材110的实心区域132可以与纤维材料106卡在一起；和/或支撑片材108的任何高摩擦表面(无论是锁定片材110还是其它部分)可以与纤维材料106卡在一起。

为了简单清楚地阐释，图1B和图1C的锁定片材110被示为具有坚实轮廓；然而应当理解，更可能的是，锁定片材110的边缘将不是连续坚实的，而是将由实心区域132和开口区域134、并且可能由实心区域132的不完整部分组成。为了简单和清楚起见，现在将更详细地描述一个锁定片材110；然而，应当理解，下文描述的附加细节可以应用于装置100的任何锁定片材110。

仅以举例的方式，图4的第一锁定片材110的各独立实心区域132的顶(或底)表面共同限定锁定片材110的一个或多个主表面。一个示例性主表面S在图1B、图1C和图4中示出，并且为了简单起见被示出为基本上平面的，但随着锁定片材110形成所需形状(例如，通过在对象上形成、或适形于复杂表面)，主表面S可以呈现任何复杂的形状。因为实心区域132可在主表面S内相对于彼此运动，所以这种复杂形状可以是可能的。即，主表面S的形状可以改变(例如，由于限定主表面S的实心区域132发生相对运动)，并且可以是非常复杂的。然而，无论主表面S具有什么形状，实心区域132都可以在主表面S内相对于彼此运动。这种运动可以包括相对于彼此弯曲(例如，偏转到主表面S中以及偏转到主表面S之外，但是这样做也重新限定了主表面S)，使得所得的锁定片材110是可弯曲的，并且也包括朝向和远离彼此运动，使得所得的锁定片材110是可延伸的。这种柔性(可弯曲性)和可延展性的组合产生了可成形的锁定片材110。

虽然应当理解实心区域132在与主表面S正交的Z方向上也具有厚度，但将存在由实心区域132共同限定的主表面(例如，主表面S)，并且实心区域132将可以在该主表面内运动。实心区域132也可以相对于彼此运动到该主表面中或运动到该主表面之外，或者在Z方向上相对于彼此运动。然而，本公开的锁定片材的关键区别特性在于：它们被图案化为实心区域和开口区域，该图案化方式使得实心区域在锁定片材110的主表面内至少可相对于彼此运动。

实心区域132在锁定片材110的主表面内外两者的相对运动允许该片材形成任何空间表面。例如，锁定片材110可以围绕球体或甚至人脸轮廓平滑地形成而不起皱。因为实心区域132可以在主表面内相对于彼此既弯曲又延伸，所以这是可能的。锁定片材110(或多个锁定片材110)变形成任何所需的空间表面形态的能力可受实心区域132的尺寸和柔性/可延展性的限制，这限定了锁定片材110的可经调整以便适应具体应用的某种空间分辨率。

具体地讲，实心区域132可以在主表面内相对于彼此从第一位置运动到第二位置，并且更具体地讲，可以相对于彼此从第一位置运动到可以在使得形成锁定片材110的材料不进行任何塑性变形的情况下得以维持的第二位置。这与以下材料片的情况是相反的：其中已切割开口使得材料已经被简单地移除以形成片材、或由编织件或材料束形成的材料片。在此类片材中，开口可以为固体部分提供空间，以便使其相对于彼此稍微运动或摆动，而不是从第一位置运动到可以在没有塑性变形的情况下得以维持的第二位置。例如，如果此类片材的固体部分被运动以使得所施加的应力使材料在其弹性极限内延伸，则一旦移除应力，材料就将返回其第一位置；并且如果材料被运动以使得所施加的应力使材料延伸超过其弹性极限，则将发生塑性变形。即，如果材料片在一个或多个方向上仅包括连续的材料条或材料束，则在这些一个或多个方向上的片材的材料特性将等于构成连续条或连续束的材料的材料特性。相反，本公开的锁定片材110由材料形成，但具有与材料本身特性不同的整体材料特性，特别是在对材料特性进行测试的任何方向上。

在一些实施方案中，可以通过材料特性比来表征或量化实心区域在主表面内的相对运动，该材料特性比是下述二者之比：构成实心区域132的材料的给定材料特性，与锁定片材110的由于将该片图案化或分割成实心区域132和开口区域134而产生的整体材料特性。即，材料(例如，钢、纸等)的实心件将与由该相同材料形成的本公开的锁定片材110(即具有实心区域132和开口区域134)具有基本上不同的表现。

例如，锁定片材110可以由具有第一有效拉伸模量(E_o)的材料形成，并且实心区域132和开口区域134可以被布置成使得锁定片材110具有整体有效拉伸模量(E₁；例如，在锁定片材110的主表面内沿任何或所有表面方向进行测试时)，并且E_o/E₁之比为至少2；在一些实施方案中，为至少3；在一些实施方案中，为至少4；在一些实施方案中，为至少5；在一些实施方案中，为至少10；在一些实施方案中，为至少20；在一些实施方案中，为至少50；在一些实施方案中，为至少100；在一些实施方案中，为至少1000；并且在一些实施方案中，为至少10,000。在一些实施方案中，E_o/E₁之比可以不大于100,000；在一些实施方案中，不大于50,000；并且在一些实施方案中，不大于25,000。

在一些实施方案中，整体有效拉伸模量E₁在锁定片材110的主表面上可以是变化的，以使得在锁定片材110的第一区域或部分上的有效拉伸模量E₁可不同于在第二区域或部分上的有效拉伸模量，但在第一区域处的E_o/E₁之比为至少2，并且在第二区域处的E_o/E₁之比为至少2。即，即使锁定片材110的整体刚度在该片材上变化，在锁定区域的任何给定位置、部分或区域处的E_o/E₁之比仍为至少2。

在一些实施方案中，锁定片材110可以由具有第一有效拉伸模量(E_o)的材料形成，并且实心区域132和开口区域134可以被布置成使得装置100在第一状态或未锁定状态下整体上具有整体有效拉伸模量(E_a)，并且E_o/E_a之比为至少2；在一些实施方案中，为至少3；在一些实施方案中，为至少4；在一些实施方案中，为至少5；在一些实施方案中，为至少10；在一些实施方案中，为至少20；在一些实施方案中，为至少50；在一些实施方案中，为至少100；在一些实施方案中，为至少1000；并且在一些实施方案中，为至少10,000。在一些实施方案中，E_o/E_a之比可不大于100,000；在一些实施方案中，不大于50,000；并且在一些实施方案中，不大于25,000。

在一些实施方案中，装置100在第一(未锁定)状态下的整体有效拉伸模量E_a在整个装置100上可以是变化的，以使得在装置100的第一区域或部分上的整体有效拉伸模量E_a可以与在第二区域或部分上的整体有效拉伸模量不相同，但在第一区域处的E_o/E_a之比为至少2，并且在第二区域处的E_o/E_a之比为至少2。即，即使装置100的整体刚度在该片材上变化，在锁定区域的任何给定位置、部分或区域处的E_o/E_a之比仍为至少2。

在一些实施方案中，锁定片材110可由具有屈服应变(ε_o)(即在弹性极限处或在塑性变形开始时的应变，如针对所讨论的特定材料的标准方法所限定或确定的)的材料形成，并且实心区域132和开放区域134可被布置成使得由该材料形成的锁定片材110可以在超过该应变极限的情况下操作并且仍然不会遇到塑性变形。例如，在一些实施方案中，形成锁定片材110的实心区域132的材料具有屈服应变(ε_o)，实心区域132和开口区域134被布置成使得锁定片材110被构造为在装置处于第一状态下时经受应变(ε₁)而不使得任何材料屈服，并且其中ε₁/ε_o的应变比率为至少1；在一些实施方案中，为至少2；在一些实施方案中，为至少3；在一些实施方案中，为至少5；在一些实施方案中，为至少10；在一些实施方案中，为至少50；在一些实施方案中，为至少100；在一些实施方案中，为至少1000；在一些实施方案中，为至少10,000；在一些实施方案中，为至少50,000；并且在一些实施方案中，为至少100,000。

在一些实施方案中，至少部分地由于纤维材料106的适形性和/或实心区域132在锁定片材110(如果采用的话)的主表面内的相对运动，因此在处于第一状态下时，装置100、纤维材料106和/或锁定片材110(如果采用的话)可以表现出三维适形性。适形性可定义为装置100在三维对象(例如，球体或更复杂的三维对象)上成形(即基本上适形于该对象)的能力，并且装置100几乎没有或没有起皱(例如，聚集)。

例如，在一些实施方案中，装置100、纤维材料106和/或锁定片材110可以在第一状态下基本上适形于具有非零高斯曲率的复杂表面，以使得装置100、纤维材料106和/或锁定片材110可以表现出围绕两个正交轴的同步曲率，例如其需要在变形平面中具有面积改变。例如，实心纸件基本上不能适形于具有非零高斯曲率的表面(即纸在这样做时将聚集并形成皱纹)。然而，若已采用使得实心区域可在纸件(例如，表现出至少为10的E_o/E₁比率(例如，在任何方向上)的已图案化或分段的纸件)的主表面中可相对于彼此运动的方式，将纸件分段或图案化为包括实心区域和开口区域，则该纸件可以基本上适形于具有非零高斯曲率的复杂表面。

具有非零高斯曲率的复杂表面只是装置100、纤维材料106和/或锁定片材110可在第一状态下基本上适形于的复杂表面的一个示例。应当理解，由于装置100、纤维材料106和/或锁定片材110的可成形性(即，柔性(弯曲性)和可延展性的组合)，装置100和/或锁定片材110也可以基本上适形于其它复杂的非高斯表面。

在一些实施方案中，可以使用第一状态和第二状态的刚度比(如下所述，或以下所述模量比中的任何者)来限定和区分装置100的第一“可形成”状态与装置100的第二“刚性”状态。

在一些实施方案中，装置100的第一状态和第二状态可以通过刚度比(S_L/S_UL)来表征和/或区分。刚度比(S_L/S_UL)可以是装置100处于第二状态下时的装置100的第二(或锁定)刚度S_L(例如，拉伸模量、弯曲模量、压痕模量、或另一个合适的模量中的一个或多个)与装置100处于第一状态下时的装置100的第一(或未锁定)刚度S_UL的比率。

在一些实施方案中，刚度比(S_L/S_UL)可以为至少2；在一些实施方案中，为至少3；在一些实施方案中，为至少4；在一些实施方案中，为至少5；在一些实施方案中，为至少8；在一些实施方案中，为至少10；在一些实施方案中，为至少15；在一些实施方案中，为至少20；在一些实施方案中，为至少40；并且在一些实施方案中，为至少50。

因此，在一些实施方案中，如上所述，装置100可被描述为具有第一状态和第二状态，其中装置100在第二状态下的刚度与装置100在第一状态下的刚度的刚度比(S_L/S_UL)为至少2，在一些实施方案中为至少3，诸如此类。换句话说，第二状态可以被表征为下述状态：该状态下装置100的刚度是装置100在第一状态下的刚度的至少2倍；在一些实施方案中是装置100在第一状态下的刚度的至少3倍，诸如此类。以又一种方式来说，第一状态可以被表征为下述状态：该状态下装置100的刚度不大于装置100在第二状态下的刚度的1/2；在一些实施方案中不大于装置100在第二状态下的刚度的1/3，诸如此类。

在一些实施方案中，装置100的第一状态和第二状态可以通过特定模量比来表征和/或区分。例如，在一些实施方案中，第一状态可以由第一(未锁定)有效拉伸模量(E_UL，)表征，并且第二状态可以由第二(锁定)有效拉伸模量(E_L)表征，并且第二模量与第一模量之比(E_L/E_UL)可以为至少2；在一些实施方案中，为至少3；在一些实施方案中，为至少4；在一些实施方案中，为至少5；在一些实施方案中，为至少8；在一些实施方案中，为至少10；在一些实施方案中，为至少15；在一些实施方案中，为至少20；在一些实施方案中，为至少40；并且在一些实施方案中，为至少50。

术语“有效拉伸模量”(ETM)是指根据后文称为“有效拉伸模量”的实施方案部分中所述的规程而测试的每单位宽度拉伸力-应变(延伸量除以长度)曲线的线斜率。该模量类似于杨氏模量，但其通过采用片材的每单位宽度力代替应力轴来适用于薄片状材料的测试，其中宽度是与所施加的拉伸力的方向正交而测量的。在常规意义上，通过将样品的已增加延伸量除以其原始长度(即ΔL/L)来测量应变。该有效拉伸模量可用于测量本公开的装置100和锁定片材110，这是因为那些对象的截面面积可能难以测量(尤其是，被图案化为实心区域132和开口区域134的锁定片材110)。

在一些实施方案中，第一状态可以由第一(未锁定)有效弯曲模量(B_UL)表征，并且第二状态可以由第二(锁定)有效弯曲模量(B_L)表征，并且第二模量与第一模量之比(B_L/B_UL)可以为至少2；在一些实施方案中，为至少3；在一些实施方案中，为至少4；在一些实施方案中，为至少5；在一些实施方案中，为至少8；在一些实施方案中，为至少10；在一些实施方案中，为至少15；在一些实施方案中，为至少20；在一些实施方案中，为至少40；并且在一些实施方案中，为至少50。

术语“有效弯曲模量”(EBM)是指在根据下文在称为“有效弯曲模量”的实施方案部分中所述的规程而拉动样品以便引起弯曲时的每单位宽度拉力-偏转角无量纲逼近曲线的线斜率。该模量通过采用片材的每单位宽度力来适用于薄片状材料的测试，其中宽度是与所施加的弯曲力的方向正交而测量的。通过用片材端部在所施加负载下运动的距离除以从夹具到所施加负载的片材长度来估算所得的弯曲角。类似于有效拉伸模量，该模量可用于测量装置100和锁定片材110，这是因为那些对象的截面面积可能难以测量(尤其是，被图案化为实心区域132和开口区域134的锁定片材110)。这个EBM也很有用，因为已图案化的锁定片材110可能缺乏用于为了在更传统规程中弯曲而将其自身支撑在待测量的支撑件上的强度。

在一些实施方案中，第一状态可以由第一(未锁定)有效压痕模量(I_UL)表征，并且第二状态可以由第二(锁定)有效压痕模量(I_L)表征，并且第二模量与第一模量之比(I_L/I_UL)可以为至少2；在一些实施方案中，为至少3；在一些实施方案中，为至少4；在一些实施方案中，为至少5；在一些实施方案中，为至少8；在一些实施方案中，为至少10；在一些实施方案中，为至少15；在一些实施方案中，为至少20；在一些实施方案中，为至少40；并且在一些实施方案中，为至少50。

术语“有效压痕模量”(EIM)是指当根据下文称为“有效压痕模量”的实施方案部分中所述的规程来测试样品时的所施加力-偏转距离曲线中的线斜率。应该规定在规程期间使用的环直径，因为它将影响读数。如果使用了相同的环直径，则这是比较各种材料片的有效规程。该测试在某种程度上测量了片材弯曲以及另外延伸的能力。因此，它与片材的适形性相关。然而，该测试没有在起皱(而不是以基本连续方式使其形状变形)的材料之间进行区分。

在一些实施方案中，装置100的第一状态可以由具有有效拉伸模量(如本文所限定)的装置100表征，该有效拉伸模量在一些实施方案中小于20N/mm，在一些实施方案中小于10N/mm，在一些实施方案中小于5N/mm，在一些实施方案中小于1N/mm。

在一些实施方案中，锁定片材110中的实心区域132可以是连续的，即连接到一个或多个邻近的实心区域132；并且在一些实施方案中，实心区域132在锁定片材110的主表面中可以是分立的或与邻近的实心区域132分离。在采用锁定片材110的一些实施方案中，装置100可以包括所有连续的锁定片材110(即采用连续的实心区域132)或所有不连续的锁定片材110(即采用分立的实心区域132)。在采用锁定片材110的一些实施方案中，装置100可以包括连续和分立的实心区域锁定片材110的组合。即，在一些实施方案中，装置100中的至少一个锁定片材110可以包括连续的实心区域132，并且装置100中的至少一个锁定片材110可以包括分立的实心区域132。

在采用多个锁定片材110的一些实施方案中，装置100中的多个锁定片材110可以全部具有相同的图案(如图1B和图1C所示)，可以全部具有不同的图案，或其组合。任何图案布置都是可能的。例如，在一些实施方案中，具有不同图案的锁定片材110可能以交替性方式(例如，A、B、A、B等)布置，可能以块状图案(例如，A、A、B、B等)布置、或其组合(例如，A、A、B、B、A、A等)进行布置。在一些实施方案中，还可以随机布置(即堆叠)具有不同图案的锁定片材110。

在采用具有相同图案的至少两个锁定片材110的一些实施方案中，两个相同图案化的锁定片材110可以被布置成基本上彼此对齐，以使得如图1B和图1C所示，一个锁定片材110中的实心区域132与邻近(即上或下)锁定片材110中的实心区域132基本上重叠和对齐。

然而，在一些实施方案中，如图4所示，两个相同图案化的锁定片材110可以相对于彼此错开，以使得第一锁定片材110中的实心区域132与第二锁定片材110′中的开口区域134′重叠，并且第一锁定片材110中的开口区域134与第二锁定片材110′中的实心区域132′重叠。在图4中，顶部的第一锁定片材110以白色示出，并且底部的第二锁定片材110′具有以浅灰色示出的实心区域132′和以较深灰色示出的开口区域134′。更具体地说，在采用连续实心区域132的一些实施方案中，如图1和图4所示，实心区域132可以包括岛状物、以及定位成将每个岛状物连接到邻近岛状物的一个或多个连接部或跨接部。

图4和图5(下文所述)可以代表装置100中采用的多个锁定片材110中的两个。如图1B和图1C所示的，在采用锁定片材110的一些实施方案中，纤维材料106可以定位在邻近的锁定片材110之间；然而，为了清楚起见，将纤维材料106从图4和图5中移除。应当理解，可以在包括纤维材料的本公开的装置中采用图4和图5的锁定片材110的特征结构和元件中的任何者，并且可以在邻近的锁定片材110之间采用该纤维材料，但是不需要在邻近的锁定片材110之间形成的每一个空间中采用该纤维材料。

如图4所示，第一锁定片材110包括具有八边形形状的岛状物136，并且每个岛状物136分别通过一个或多个跨接部138连接到一个或多个邻近岛状物136。岛状物136被布置成正方形堆积的构造，以使得锁定片材110的图案包括重复单元或单位单元，其包括通过四个跨接部138分别连接到四个邻近岛状物136的一个中心八边形岛状物136，该四个跨接部138围绕岛状物136等距离间隔开，以使得每个岛状物136的每个其它八边形边缘连接到跨接部138。以举例的方式，每个跨接部138包括90度弯曲部，并且来自同一岛状物136的每个跨接部138沿相同的方向(即，顺时针或逆时针)弯曲，以使得开口区域134包括四个邻近岛状物136之间的基本上正方形的空间，该空间包括两个跨接部138，并且使得第一锁定片材110的图案包括围绕每个岛状物136中心的4重旋转对称结构。

此外，由于岛状物136的密集堆积，因此图案包括错开水平的岛状物136行、错开垂直的岛状物136行、以及对角的岛状物136行。每个岛状物136具有跨接部138，该跨接部在与相同水平行中的任何岛状物136的弯曲方向相同的方向(即顺时针或逆时针)上弯曲，但是在与邻近水平行中的任何岛状物136的弯曲方向相反的方向上弯曲。类似地，每个岛状物136具有跨接部138，该跨接部在与相同垂直行中的任何岛状物136的弯曲方向相同的方向(即顺时针或逆时针)上弯曲，但是在与邻近垂直行中的任何岛状物136的弯曲方向相反的方向上弯曲。然而，每个岛状物136具有按下述方式弯曲的跨接部138：该跨接部在与相同对角行(在任何方向)中的邻近岛状物136的弯曲方向相反的方向上弯曲。

第二锁定片材110’具有与第一锁定片材110相同的图案，即同样包括岛状物136′和跨接部，但第二锁定片材110′中的跨接部在图4中是不可见的，这是因为第一锁定片材110中的岛状物136定位成与第二锁定片材110′的跨接部重叠。此外，第一锁定片材110中的每个岛状物136也部分地与第二锁定片材110′中的四个岛状物136′重叠。

图4的锁定片材110、110’的具体图案仅以举例方式示出，并且具体地讲，用以举例说明装置100中的邻近的锁定片材110(例如，采用相同的图案)可进行错开的方式，使得一个锁定片材110中的实心区域132可与邻近的锁定片材110中的开口区域134′重叠。

在图7至图10D中示出了并且在下文描述了不连续锁定片材(即采用分立的实心区域)的示例。在图11至图25中示出了并且在下文描述连续锁定片材(即采用连续的实心区域)的另外示例。

除此之外或另选地，在一些实施方案中，装置100中的相邻锁定片材110(例如，无论是否具有相同或不同的图案)可以围绕z轴相对于彼此旋转，该z轴相对于每个锁定片材110是基本正交的，或垂直于每个锁定片材。即，在一些实施方案中，即使锁定片材110包括相同的图案，一个或多个锁定片材110也可以相对于彼此旋转，以使得图案不直接且完全等同地彼此重叠。例如，在一些实施方案中，第一锁定片材110可相对于第二锁定片材110以90度角围绕z轴旋转。在一些实施方案中，例如，如果采用多于两个锁定片材110，则锁定片材110可以被布置成使得图案旋转方式随着每个片材而交替，使得第一片材和第三片材可以完全重叠(即不相对于彼此旋转)，而第二片材和第四片材彼此完全重叠，但是相对于第一片材和第三片材以一定角度旋转。在其它实施方案中，每个锁定片材110可以相对于每个邻近的锁定片材110以一定角度旋转。例如，第二锁定片材110可以相对于第一锁定片材110以90度角旋转，第三锁定片材110可以相对于第二锁定片材110以90度角旋转，以此类推。

在一些实施方案中，一个锁定片材110可以包括一种以上实心区域132和开口区域134的图案。即，在一些实施方案中，给定锁定片材110内的图案无需是恒定的。例如，锁定片材110周边附近的图案可以不同于锁定片材110中心附近的图案，或者该图案在整个给定锁定片材110上可以是改变的或甚至是随机的。

在一些实施方案中，一个或多个锁定片材110可以在一个或多个点或位置中固定(例如，钉扎或胶合)到包层102和/或一个或多个其它锁定片材110。在此类实施方案中，凭借下文相对于将图7的分立的实心区域532联接到包层502所述的联接装置中的任何者，锁定片材110可联接到包层102和/或其它锁定片材110。

即，在一些实施方案中，装置100中的至少一个锁定片材110可以包括实心区域132和开口区域134的变化图案。图案的这种变化本身可以沿循某一图案，可以是块状图案(例如，在锁定片材110的一半上具有一种图案，并且在另一半上具有一种不同的图案)、可以是随机的，或其组合。

在一些实施方案中，锁定片材110或其一部分(例如，被取向为面向纤维材料106和/或另一个锁定片材110的表面125，125’(参见图4和图5))可以包括高摩擦面，该高摩擦面可以通过相应表面的材料组合物和/或纹理来实现，或通过处理所述表面来实现(例如，通过涂层将高摩擦层联接到锁定片材110的期望部分等)。这种高摩擦表面可以有助于在装置100变化成第二状态时将锁定片材110与一个或多个其它锁定片材110和/或与纤维材料106卡在一起。因此，这种高摩擦表面可以增强装置100在第二状态下的刚度(例如，上述任何类型的刚度)。虽然图4和图5示出了锁定片材110、110’，但应当理解，本公开的任何支撑片材可以包括被取向成面向纤维材料106和/或另一个支撑片材的表面，并且此类表面可以包括高摩擦表面。

在一些实施方案中，高摩擦表面可以是制造过程的固有结果。例如，纸本身可以具有足够高的摩擦表面，以供由纸制成的两个锁定片材110在真空下相互接合。在其它实施方案中，高摩擦表面可通过下述方式中的一种或多种来形成：压花、滚花、任何合适的微复制工艺、研磨、喷砂、模制、压印、气相沉积、形成高摩擦表面的其它合适方式，或其组合。

图5示出了图4的两个错开重叠的锁定片材110、110’的一部分的侧剖视图。在图5中，示出了包括岛状物136、136’和前景开口区域134、134’的前景实心区域132、132’，但是为了清楚起见，将跨接部138和背景岛状物136、136′从每个锁定片材110、110′移除。如上所述，纤维材料106可以定位在锁定片材110、110′之间形成的空间的至少一部分中。

如图5所示，每个锁定片材110、110′包括被构造为面向另一个锁定片材110′、110的表面125、125′。然而，第二锁定片材110’的表面125’被示为包括高摩擦表面，并且具体地讲，被结构化成包括沿Z方向朝向第一锁定片材110延伸(或者在第一锁定片材110的方向上具有Z尺寸)的接合特征结构140′的高摩擦表面125′。仅以举例的方式，接合特征结构140’被示出为等距离间隔的小柱。可以在本公开的锁定片材上采用的合适结构化高摩擦表面的一个示例是可从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)以商品名称“3M^TMGripping Material(3M^TM抓握材料)”获得的纹理化或结构化的材料。

整个表面125′不需要包括高摩擦表面特征，而在一些实施方案中，只有表面125′的一部分是高摩擦表面。在图5所示的实施方案中，仅以举例的方式，第二锁定片材110的每个岛状物136’被示出为包括小柱或小桩。在一些实施方案中，这些小柱可以分布在每个岛状物136’的整个区域上，并且在一些实施方案中，小柱可以分布在岛状物136’中的一些或全部区域的一部分上。

仅以举例的方式，小柱被示出为高小柱、薄小柱、销状小柱、柱状小柱；然而，应当理解，在本公开的结构化高摩擦表面中可以采用各种结构形状，包括但不限于具有其它横截面形状(例如，正方形、三角形、多边形等)的小柱、正四棱锥、三棱锥、其它合适形状，或其组合。

尽管在图5中未示出，但在一些实施方案中，第一锁定片材110可以包括开口或凹槽，其尺寸被设计成能够接收第二锁定片材110’的接合特征结构140′(即与其相互接合)。另选地或除此之外，第一锁定片材110的表面125还可以包括接合特征结构，其沿Z方向朝向第二锁定片材110′延伸，并且可以与第二锁定片材110′的结构140′相互接合或互锁。在此类实施方案中，只要接合特征结构仍然可以与结构140’相互接合，第一锁定片材110上的接合特征结构就不需要与第二锁定片材110’上的接合特征结构相同。因为第一锁定片材110和第二锁定片材110’可以各自包括一个或多个小柱或延伸部、一个或多个凹槽或开口，或其组合，所以第一锁定片材110通常可以被描述为具有包括多个第一接合特征结构的表面125，并且第二锁定片材110’可以被描述为具有被构造为接合多个第一接合特征结构的多个第二接合特征结构。

应当理解，图5的错开构造仅以举例方式示出，并且也可以在非错开(例如，对齐)的锁定片材中采用高摩擦表面(例如，包括相互接合的接合特征结构)。

在一些实施方案中，具体地讲，在错开构造中，第一锁定片材110中的开口区域134的尺寸可以被设置成与第二锁定片材110’的接合特征结构140’相互接合，以使得第一锁定片材110的开口区域134可以用作多个第一接合特征结构。在其它实施方案中，锁定片材110、110′可以被图案化，以使得当实心区域132在相应锁定片材110的主表面中相对于彼此运动时(即当装置100形成期望的形状时)，第一锁定片材110和第二锁定片材110′中的实心区域132、132′可以甚至稍微倾斜或旋转到其相应的锁定片材110的主表面之外。在此类实施方案中，第一锁定片材110或第二锁定片材110’中的倾斜或旋转的实心区域132、132’可以分别与另一个锁定片材110′或110中的实心区域132′、132和/或开口区域134′、134相互接合。

虽然相邻锁定片材110上的结构可以被描述为是相互接合的，但应当理解，这种相互接合结构通常是可逆地相互接合的，以使得装置100可以从第一状态改变到第二状态，并且根据需要再次返回第一状态。这可在装置100首次改变到第二状态之后为装置100提供不会损失的可成形性。

图6A至图10D示出了本公开的各种可塑形装置，其中类似的数字表示类似的元件。图6A至图10D的可塑形装置共享与以上结合图1A至图1C、图4和图5所述的装置100相同的元件、特征结构和功能中的许多者。为了更完整地描述图6A至图10D所示实施方案的特征结构和元件(以及这些特征结构和元件的替代形式)，参考了上文结合图1A至图5进行的描述。上文相对于图1A至图1C、图4和/或图5所述特征结构中的任何者可适用于图6A至图10D的实施方案中的任何者，反之亦然。

图6A至图6C示出了根据本公开的另一实施方案的可塑形装置400，其采用纤维材料406和连续锁定片材410，该连续锁定片材包括连续的实心区域432、开口区域434和表面425，该表面被构造为面向纤维材料406和/或邻近的锁定片材410。装置400通常为片状或板状，或者具有片状或板状构造，而不是三维块状构造。图6A至图6C还示出了根据本公开的一个实施方案的使用可塑形装置400的方法。

装置400包括限定腔室404的包层402、纤维材料406、锁定片材410、孔口415、连接器422和真空源420，其仅出于说明目的而各自示意性地示出。虽然为了说明目的示意性地示出了锁定片材410的实心区域432和开口区域434，但应当理解，锁定片材410就像本公开的任何其它锁定片材一样被图案化，并且旨在代表本公开的连续锁定片材(即采用连续实心区域432，诸如上文或下文所述实心区域中的任何者)。如图所示，实心区域432可以包括岛状物436。与本公开的任何其它连续锁定片材图案一样，岛状物436可以通过延伸穿过开口区域434的跨接部而连接到邻近岛状物；然而，为了简单起见，图6A至图6C中未示出跨接部。此外，仅为了进行示意性的说明，以举例方式只示出了七个岛状物436。

如图所示，以举例方式，每个锁定片材410的表面425包括高摩擦表面，并且具体地讲，包括多个接合特征结构440。顶部锁定片材410可以被称为第一锁定片材410，其具有多个第一接合特征结构440；并且底部锁定片材410可以被称为第二锁定片材410，其具有被构造为接合多个第一接合特征结构440的多个第二接合特征结构440。以举例的方式，表面425被示出为在整个表面425上包括高摩擦表面(即接合特征结构440)；然而，如上所述，并非必须如此。

接合特征结构440被示意性地示出为具有三角形横截面形状，以使得一个锁定片材410中的接合特征结构440可以与另一个锁定片材410中的接合特征结构440相互接合。具体地讲，接合特征结构440示意性地代表沿Z方向朝向邻近锁定片材410突出的接合特征结构440，以使得将锁定片材410进行接触时，来自一个锁定片材410的接合特征结构440将被运动到另一个锁定片材410中的相邻接合特征结构440之间的开口或空间中。

仅以举例的方式，在图6A至图6C中示出了两个锁定片材410；然而，应当理解，代替所示的两个锁定片材410或除了所示的该两个锁定片材之外，在装置400中可以采用一个或多个实心或图案化的支撑片材。例如，在一些实施方案中，所示的锁定片材410中的一个或两个可以反而是实心或图案化的支撑片材，并且仍然可以在表面425上包括高摩擦表面，其可以被构造为接合纤维材料406和/或相邻和相对的支撑片材。

尽管为了简单起见，在图6A至图6C中示出了两个锁定片材410，但应当理解，在装置400中可以采用在结构上尽可能多或必要的许多锁定片材410。在一些实施方案中，为了在其第一状态下实现装置400的所需材料特性，可能仅需要一个锁定片材410(或实心或图案化的支撑片材)，同时提供纤维材料406内的充分相互接合和/或锁定片材410(或实心或图案化的支撑片材)与纤维材料106的充分相互接合。

在采用两个以上锁定片材410(或实心或图案化的支撑片材)的实施方案中，两个或更多个锁定片材410可以各自在表面425上包括一个或多个高摩擦表面(例如，具有接合特征结构440)，该表面被取向成面向纤维材料406和/或另一个锁定片材410。在一些实施方案中，每个锁定片材410(或至少定位在两个相邻锁定片材410或两个纤维材料406之间的中间锁定片材410)可以包括两个表面425，这两个表面各自被取向成面向纤维材料406和/或邻近的锁定片材410，并且每个表面425(例如，顶部表面和底部表面)可以包括一个或多个高摩擦表面(例如，具有接合特征结构440)。

图6A示出了处于第一状态下的装置400。在第一状态下，腔室404内的压力可以与腔室404外的压力(即环境压力)基本相同。如图6B所示，在第一状态下，装置400可以形成任何所需形状，并且纤维材料406和锁定片材410(例如，实心区域432)可以相对于彼此滑动和/或者可以朝向彼此运动或远离(即，在相对于锁定片材410垂直或与其正交的Z方向上)。如图6B所示，由于相邻锁定片材410之间的相对运动、以及在每个锁定片材410的主表面内可能发生的实心区域432之间的相对运动，除包层402之外，锁定片材410也是可延伸和可成形的。此外，由于纤维材料406内的纤维之间或一个或多个较长纤维的各部分之间的相对运动，以及纤维材料406和锁定片材410(或使用的其它支撑片)中的任何者之间的相对运动，纤维材料406是可延展的和可成形的。

在实现所需形状后，可以启动真空源420以抽空腔室404，从而将腔室404中的压力降低到低于环境压力。当腔室404被抽空时，锁定片材410被迫彼此接触并且与纤维材料406接触，纤维材料406内的体积(或空间、空气或间隙)至少部分地减小，纤维材料406被迫自锁(或相互接合)，并且装置400的所需形状基本上锁定。如图6C所示，在锁定片材410包括高摩擦表面、特别是包括接合特征结构440的实施方案中，一个锁定片材410的接合特征结构440可以与另一个锁定片材410上的接合特征结构440相互接合，如上所述，和/或与纤维材料406相互接合。相邻的锁定片材410(和/或与纤维材料406)之间的这种相互接合可以增强装置400在第二状态下的刚度或刚性。

如上所述，通过利用真空源420保持真空压力，或通过在腔室404中的压力降低后密封孔口415或连接器422，可以将装置400在所需的时间内保持在第二状态下，如图6C所示。

现在将结合图6A至图6C的装置400描述根据本公开的一个实施方案的方法。这种方法可以包括提供处于第一状态下的装置400，如图6A所示，其中装置400是可成形的，纤维材料406可自由运动，纤维材料406和锁定片材410可相对于彼此滑动，并且每个锁定片材410的实心区域432(包括岛状物436)可在锁定片材410的主表面内相对于彼此运动。此外，在第一状态下，锁定片材410(或实心片材或图案化支撑片材)的取向成面向纤维材料406或另一锁定片材410的表面425(例如，包括接合特征结构440)上的任何高摩擦表面可以运动经过相邻锁定片材410上的纤维材料406或另一高摩擦表面(例如，包括接合特征结构440)，而不会相互接合或仅间歇地接合。

方法还可以包括将装置400形成为所需形状(即三维形状)，如图6B所示，其中装置400的可成形性至少部分地由纤维材料406内的相对运动以及实心区域432(例如，岛状物436)在锁定片材410中的相对运动来促进。

如图6C所示，该方法还可以包括通过抽空腔室404，例如通过启动真空源420以经由孔口415和可选地经由连接器422从腔室404排出气体(例如，基本上所有气体)，将装置400从第一解锁状态改变为第二锁定状态。抽空腔室404减少了(或消除了)纤维材料406的体积(或其内的空间或空气或间隙)，导致锁定片材410被拉伸成与纤维材料406直接紧密接触，并且任选地(如图所示出)彼此接触，从而增加装置400的总体刚度或刚性以将装置400基本上锁定在所需形状。锁定片材410的直接紧密接触还可以包括相邻锁定片材410上的接合特征结构440的相互接合(例如，穿过或贯穿纤维材料406)，使得相邻锁定片材440的接合特征结构410相对于彼此锁定。然而，如上所述，这种锁定可以是可逆的，这样可以通过从腔室404中释放真空(即，允许腔室404返回到环境压力)，使装置400从第二状态改变回可成形的第一状态。

图7示出了根据本公开的另一个实施方案的可塑形装置500。装置500通常为片状或板状，或者具有片状或板状构造。可塑形装置500包括：限定腔室504的包层502；纤维材料506；包括实心区域532和开口区域534的多个锁定片材510；以及孔口(或开口)515，该孔口定位成将腔室504与周围环境流体地联接，以使得真空源(未示出)可以联接到孔口515，以用于抽空腔室504。图7的装置500与图1A至图1C的装置100之间的差别在于，装置500包括不连续的锁定片材510，即包括分立或隔开的实心区域532。

如图7所示，在一些实施方案中，分立的实心区域532可以形成“浮动”岛状物，该“浮动”岛状物并未彼此连接，并且可以互换地称为分立的实心区域或浮动岛状物。在此类实施方案中，岛状物可以联接到基板(或背衬)，并且具体地讲联接到可延伸基板，以使得锁定片材510具有显着适形性。在一些实施方案中，包层502的至少一部分(例如，其顶部或底部，或者顶部层或底部层)可为锁定片材510提供基板的至少一部分。另选地或除此之外，装置500可以包括附加材料或层，该附加材料或层形成用于锁定片材510的基板的至少一部分，这种附加材料或层可以是片状或板状，并且可以定位在腔室504中。这种附加基板材料或层可以由上文关于图1A至图1C的包层102所述的各种材料中的任何一种形成。然而，在这种情况下，基板的透气性可以是高的，这是因为它可不包括装置的不透气性包层502。此外，在一些实施方案中，本公开的实心支撑片材、图案化的支撑片材、和/或连续锁定片材可以用作联接有不连续锁定片材的基板。

类似于图1A至图1C，为了清楚起见，图7所示的包层502的顶面和底面基本上间隔开(即，通过侧壁将二者接合)，并且锁定片材510基本上彼此间隔开。然而，应当理解，该图示仅用于更好且更清楚地示出锁定片材510可彼此重叠并且可定位在腔室504中的方式。实际上，装置500可以看起来更平坦，并具有片状或板状构造。

仅以举例方式，图7的装置500被示出为包括两个锁定片材510，这两个锁定片材中的每一者包括直接联接到包层502(即其内表面505)的分立实心区域532。然而，应当理解，如上所述，在一些实施方案中，装置500可以仅包括所示的锁定片材510中的一个，其可以被构造为锁定纤维材料506，或与该纤维材料相互接合。

如图所示，锁定片材510的实心区域532可以联接到包层502的顶部内表面以形成一个锁定片材510；并且联接到包层502的底部内表面以形成另一个锁定片材510，以使得所得的锁定片材510可以具有至少部分重叠和基本平行的构造。在一些实施方案中，包层502的顶部内表面和底部内表面可由片材或片状层提供，该片材或片状层可以在所有侧面上密封，从而得到片状装置500；然而，形成片状装置500的其它方式是可能的。

实心区域532可以通过各种联接方式联接到包层502(和/或基板，如果采用的话)，所述联接方式包括但不限于：钩环紧固件(例如，不可逆接合特征结构，诸如可从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)以商品名称“3M^TM DUAL LOCK^TM(3M^TM双锁^TM)”获得的互锁材料中所采用的那些)、粘合剂、凝聚剂、夹具、卷曲件、热封件、缝合件、销、订书钉、螺钉、钉子、铆钉、角钉、焊接(例如，声波(例如，超声波)焊接)、任何热粘合技术(例如，施加到待联接的部件中的一个或两个的热量和/或压力)、其它合适的联接方式、或其组合。

进一步举例来说，图7所示的顶部锁定片材510包括布置成水平行和垂直行的多个矩形岛状物532，其中每个矩形岛状物532的长边沿X方向取向，并且底部锁定片材510包括布置成水平行和垂直行的、但相对于顶部锁定片材510的岛状物532旋转90度的相同矩形岛状物532，以使得底部锁定片材510的矩形岛状物532的长边沿Y方向取向、或沿相对于顶部锁定片材510的长边方向(X方向)基本上垂直的方向取向。即，图7的装置500示出了其图案相对于彼此旋转的相邻锁定片材510(并且具体地讲，不连续的锁定片材510)的一个示例。在顶部和底部锁定片材510中的一者或两者包括高摩擦表面的实施方案中，旋转的图案可以确保：例如当装置500处于第二状态下时，底部锁定片材510的一个岛状物532将与顶部锁定片材510的多于一个岛状物532重叠并且相互接合(例如，穿过或贯穿纤维材料506)，从而形成其厚度等于各个锁定片材510和已抽空纤维材料506的厚度总和的一个刚性片材。

每个锁定片材510中的规则布置的且为矩形盒状的岛状物532(即，以均匀间隔开的岛状物行)仅以举例的方式示出。然而，应当理解，不仅其它形状的岛状物532是可能的，而且其它布置方式也是可能的。例如，在一些实施方案中，岛状物532可以是圆盘形的，或具有另一种有用的形状。除此之外或另选地，岛状物532可按不同的图案(例如，更密集堆积的图案)来布置，或按随机布置方式来布置。在一些实施方案中，每个岛状物532可以定位成与邻近锁定片材510中的岛状物532的至少一部分重叠，并且/或者与纤维材料506重叠。此外，每个锁定片材510不需要包括其大小和形状与另一个锁定片材510中的岛状物相同的岛状物532(如果采用一个以上锁定片材的话)，或者不需要具有相同或类似的图案或布置方式。相反，在一些实施方案中，两个相邻锁定片材510可以具有不同形状、大小和/或布置方式的岛状物532。

在一些实施方案中，如图7所示，每个锁定片材510可以联接到包层502，或者在其它实施方案中，每个锁定片材510可以联接到附加的基板。在其它实施方案中，装置500仍然可以包括联接到包层502的不连续锁定片材510以及联接到附加基板的不连续锁定片材510的组合(例如，其位于(例如堆叠)在图7所示的两个锁定片材510之间的空间中)。

此外，如上所述，在一些实施方案中，装置500可以包括不连续锁定片材510、连续锁定片材、和/或一个或多个实心或图案化的支撑片材的组合。例如，一个或多个连续锁定片材(或其它实心或图案化的支撑片材)可以定位在所示的两个不连续锁定片材510之间的空间中的腔室504中，即与不连续锁定片材510中的一个或两个成至少部分重叠的关系和基本上平行的构造，并且与纤维材料506、或纤维材料506的附加纤维材料或部分成重叠关系。在此类实施方案中，仅以举例的方式，一个或多个连续锁定片材(或实心或图案化的支撑片材)可以包括各自被构造为面向邻近的锁定片材510的一个或多个表面(即，顶部表面和/或底部表面)。这些表面中的一个或两个可以包括被构造为与不连续锁定片材510中的一个相互接合的高摩擦表面。即，在本公开的任何实施方案中，可以在支撑片材(例如，锁定片材)的被取向成面向纤维材料和/或另一个锁定片材的任何表面上采用高摩擦表面。

图8A至图8C示出了根据本公开的另一实施方案的可塑形装置600，其采用纤维材料606和不连续锁定片材610，该不连续锁定片材包括分立的实心区域632、开口区域634和表面625，该表面被构造为面向纤维材料606和/或邻近的锁定片材610(和/或其它支撑片材)。装置600通常为片状或板状，或者具有片状或板状构造。图8A至图8C还示出了根据本公开的一个实施方案的使用可塑形装置600的方法。

装置600包括限定腔室604的包层602、纤维材料606、锁定片材610、孔口615、连接器622和真空源620，其仅出于说明目的而各自示意性地示出。为了简明起见，仅示出了两个锁定片材610，顶部锁定片材610包括四个分立的实心区域或“岛状物”632，并且底部锁定片材610包括相对于顶部锁定片材610中的岛状物632错开的五个岛状物，以使得当将顶部和底部锁定片材610直接且紧密接触时，两个锁定片材610相互接合，从而基本上形成一个刚性片材。

以举例的方式，每个锁定片材610被示出为直接联接到包层602，并且具体地讲联接到其内表面605。具体地讲，顶部锁定片材610被示出为联接到包层602的上部部分或上部内表面，并且底部锁定片材610被示出为联接到包层602的底部部分或下部内表面。

每个锁定片材610的表面625包括高摩擦表面，并且具体地讲，包括多个接合特征结构640。每个锁定片材610的分立岛状物632可以共同限定表面625，并且每个锁定片材610的表面625的至少一部分(例如，岛状物632中的至少一些的至少一部分)可以包括高摩擦表面。具体地讲，锁定片材610的每个表面625包括接合特征结构640。

顶部锁定片材610可以被称为第一锁定片材610，其具有多个第一接合特征结构640；并且底部锁定片材610可以被称为第二锁定片材610，其具有被构造为接合多个第一接合特征结构640和/或纤维材料606的多个第二接合特征结构640。以举例的方式，表面625被示出为在整个表面625上包括高摩擦表面(即接合特征结构640)；然而，如上所述，并非必须如此。接合特征结构640被示意性地示出为具有三角形横截面形状，以使得一个锁定片材610中的接合特征结构640可以与另一个锁定片材610中的接合特征结构640相互接合。具体地讲，接合特征结构640示意性地代表沿Z方向朝向邻近锁定片材610突出的接合特征结构640，以使得将锁定片材610进行接触时，来自一个锁定片材610的接合特征结构640将被运动到另一个锁定片材610中的相邻接合特征结构640之间的开口或空间中(例如，穿过或贯穿纤维材料606)。

尽管为了简单起见，在图8A至图8C中示出了两个锁定片材610，但应当理解，在装置600中可以采用在结构上尽可能多或必要的许多锁定片材610。此外，也可以在图8A至图8C的装置600中采用上文关于图7提及的所有替代方案，包括仅采用一个锁定片材610(或实心或图案化的支撑片材)。在采用两个以上锁定片材610的实施方案中，例如，一个或多个连续锁定片材(和/或实心或图案化的支撑片材)可以定位在所示两个不连续锁定片材610之间。除此之外或另选地，具有联接到附加基板的岛状物的一个或多个不连续锁定片材可以定位在所示两个不连续锁定片材610之间。

此外，在采用两个以上所示锁定片材610的一些实施方案中，锁定片材610可以各自在表面625上包括一个或多个高摩擦表面(例如，具有接合特征结构640)，该表面625被取向成面向另一个锁定片材610和/或纤维材料606。在一些实施方案中，每个锁定片材610(或至少定位在两个邻近的锁定片材610之间的中间锁定片材610)可以包括两个表面625，这两个表面各自被取向成面向邻近的锁定片材610和/或纤维材料606，并且每个表面625(例如，顶部表面和底部表面)可以包括一个或多个高摩擦表面(例如，具有接合特征结构640)。

图8A示出了处于第一状态下的装置600。在第一状态下，腔室604内的压力可以与腔室604外的压力(即环境压力)相同。如图8B所示，在第一状态下，由于包层602的可延展性和贴合性，装置600可以形成任何所需形状，并且纤维材料606和锁定片材610(例如，实心区域632)可以相对于彼此滑动和/或者可以朝向彼此运动或远离(即，在相对于锁定片材610垂直或与其正交的Z方向上)。同样如图8B所示，由于包层材料特性，以及在每个锁定片材610的主表面内可能发生的实心区域632之间的相对运动，锁定片材610是可延展的和可成形的。此外，由于纤维材料606内的纤维之间或一个或多个较长纤维的各部分之间的相对运动，以及纤维材料606和锁定片材610(或使用的其它支撑片)中的任何者之间的相对运动，纤维材料606是可延展的和可成形的。

在实现所需形状后，可以启动真空源620以抽空腔室604，从而将腔室604中的压力降低到低于环境压力。当腔室604被抽空时，锁定片材610被迫彼此接触并且与纤维材料606接触，纤维材料606内的体积(或空间、空气或间隙)至少部分地减小，纤维材料606被迫自锁(或相互接合)，并且装置400的所需形状基本上锁定。如图8C所示，在锁定片材610包括高摩擦表面、特别是包括接合特征结构640的实施方案中，一个锁定片材610的接合特征结构640可以与另一个锁定片材610上的接合特征结构640相互接合，如上所述，和/或与纤维材料606相互接合。相邻的锁定片材610(和/或与纤维材料606)之间的这种相互接合可以增强装置600在第二状态下的刚度或刚性。

此外，如上所述，顶部锁定片材610的岛状物632相对于底部锁定片材610的岛状物632错开，使得顶部锁定片材610的一个岛状物632可以接合(例如，经由配合接合特征结构640相互接合)底部锁定片材610的两个岛状物632，从而形成一个刚性片材并且增强装置600在第二状态下的所得刚度。

如上所述，通过利用真空源620保持真空压力，或通过在腔室604中的压力降低后密封孔口615或连接器622，可以将装置600在所需的时间内保持在第二状态下，如图8C所示。

现在将结合图8A至图8C的装置600描述根据本公开的一个实施方案的方法。这种方法可以包括将装置600设置在第一状态下，如图8A所示，在该状态下装置600是可成形的，纤维材料606是可成形的，纤维材料606和锁定片材610可以相对于彼此滑动，并且每个锁定片材610的实心区域或岛状物632可以相对于彼此运动(即，在相应的锁定片材610的主表面内)。此外，在第一状态下，锁定片材610(或实心片材或图案化片材)的取向成面向纤维材料606和/或另一锁定片材610的表面625上的任何高摩擦表面可以运动经过相邻锁定片材610上的另一高摩擦表面，而不会相互接合或仅间歇地接合。

该方法还可以包括将装置600形成为所需形状(即三维形状)，如图8B所示，其中装置600的可成形性至少部分地由纤维材料606内的相对运动和锁定片材610中岛状物632的相对运动以及包层602(或者如果岛状物不直接联接到包层602时，岛状物所联接的任何基板)的材料构成所促进。

如图8C所示，该方法还可以包括通过抽空腔室604，例如通过启动真空源620以经由孔口615和可选地经由连接器622从腔室604排出气体(例如，基本上所有气体)，将装置600从第一解锁状态改变为第二锁定状态。抽空腔室604减少了(或消除了)纤维材料606的体积(或其内的空间或空气或间隙)，导致锁定片材610被拉伸成与纤维材料606直接紧密接触，并且任选地(如图所示出)彼此接触，从而增加装置600的总体刚度或刚性以将装置600基本上锁定在所需形状。锁定片材610的直接紧密接触还可以包括相邻锁定片材610上的接合特征结构640的相互接合，使得相邻锁定片材640的接合特征结构640相对于彼此锁定。然而，如上所述，这种锁定可以是可逆的，这样可以通过从腔室604中释放真空(即，允许腔室604返回到环境压力)，使装置600从第二状态改变回可成形的第一状态。

图9A至图9B和图10A至图10D示出了根据本公开的采用不连续锁定片材的其它实施方案的装置700和装置800。为了简单和清楚起见，示出了没有任何纤维材料的装置700和装置800，并且下文对装置700和装置800的描述侧重于不连续锁定片材的特征。然而，根据如上所述的图1A至图1C、图6A至图6C、图7和图8A至图8C所示装置中使用纤维材料的方式中的任何者，包括上述替代方案中的任何者，本公开的纤维材料也可以用于装置700和装置800中。具体地参考上面关于图7和图8A至图8C的描述，以更完整地描述在装置700和装置800中可以如何采用纤维材料。此外，参考图6A至图6C和图8A至图8C，以更完整地描述当装置采用纤维材料时装置700和装置800的使用方法。

如上所述，图9A和图9B示出了根据本公开的另一实施方案的装置700的特写局部视图。装置700通常为片状或板状，并且包括两个不连续锁定片材710。

装置700包括：限定腔室704的包层702；多个锁定片材710，其包括分立实心区域(或“岛状物”)732和开口区域734；以及孔口(或开口)715，其定位成将腔室704与环境流体地联接，使得可以将真空源(未示出)联接到孔口715以用于抽空腔室704。

装置700包括与图7和图8A至图8C的实施方案相同的元件、特征结构和功能中的许多者，这些实施方案也采用不连续锁定片材。参考上述图7和图8A至图8C的描述，以更完整地描述图9A和图9B的不连续锁定片材的特征(以及这些元件和特征的替代形式)。

图9A和图9B的装置700与图7的装置500之间的区别在于图9A和图9B的不连续锁定片材710包括分立岛状物732，这些岛状物各自具有直接联接到包层702(或基板)的内表面705的固定端742和至少部分地在Z方向上朝相邻锁定片材710延伸并且不直接联接到包层702(或基板)的自由端744。岛状物732的固定端742可以通过上述结合图7描述的联接装置中的任何者联接到包层702(和/或基板，如果采用基板的话)。

另外，相邻锁定片材710的岛状物732的自由端744被构造为彼此重叠(类似于正在洗一付纸牌)。因此，每个锁定片材710仍然包括可在锁定片材710的主表面内相对于彼此运动的岛状物732，使得装置700可以在第一状态下是可成形的。然而，当装置处于第二状态下时，相邻锁定片材710的重叠的自由端744可以增强相邻锁定片材710之间的紧密接触以及装置700的所得刚度。举例来说，在一些实施方案中，可将纤维材料定位在相邻锁定片材710的岛状物732的自由端744之间，例如以增强相邻自由端744之间的摩擦和紧密接触。除此之外或另选地，可将纤维材料定位在至少同一锁定片材710的岛状物732的相邻自由端744之间。然而，在装置700中使用纤维材料的其它方式也是可能的，并且在本公开的精神和范围内。

在一些实施方案中，岛状物732(或至少其自由端744)可以包括表面725，该表面被取向成面向至少一个相邻锁定片材710，例如相邻锁定片材710中的岛状物732的一个或多个自由端744。这种表面725可以包括高摩擦表面，并且可以包括上述实施方案中描述的高摩擦表面特征或替代形式中的任何者。

此外，在锁定片材710被示为直接联接到包层702时，应当理解，锁定片材710可以如上所述代替地联接到附加的基板，和/或可以在例如图9A和图9B中所示的两个锁定片材710的中间采用附加锁定片材710。例如，在一些实施方案中，可以在两个所示的锁定片材710之间采用不连续锁定片材，该锁定片材包括联接到基板的顶部表面和底部表面的浮动岛状物。此类岛状物可以仅包括固定端(类似于图7的锁定片材510)，和/或可以包括自由端，其被构造为使所示锁定片材710中的一个或两个的岛状物的自由端重叠。

此外，尽管为了简单起见而仅示出了两个锁定片材710时，但应当理解，在装置700中可以采用在结构上尽可能多的或必需的许多锁定片材710，并且这两个锁定片材710仅被示出以说明包括不直接联接到包层702(或其它基板)的重叠自由端744的岛状物732的概念。

仅为了清楚起见，具有重叠自由端744的岛状物732在图9A至图9B中被示为远离固定端742形成角度，并且包层702的顶面和底面被示为基本上间隔开。然而，应当理解，该图示仅用于更好和更清楚地示出岛状物732的自由端744如何彼此重叠，并且实际上，装置700仍然可以是片状或板状的，并且锁定片材710可视为彼此基本上平行地取向。

尽管图9A至图9B的每个锁定片材710被示出为仅包括一行岛状物732，但应当理解，锁定片材710可以包括少至一行、以及尽可能多的或按需要的岛状物732。包层702的大小可以被设计为容纳多于一行岛状物。此外，岛状物732的自由端744被示出为沿着一条轴线或一个方向(例如，X方向)重叠。如果采用多于一行岛状物，则每行可以包括具有在一条轴线上重叠的自由端744的岛状物732，并且这些行(和每行的轴线)可以相对于彼此基本上平行地取向。然而，在采用多于一行的岛状物732的一些实施方案中，岛状物732的大小和形状可以被设计，并且相应地联接到包层702(或基板)，以允许岛状物具有沿着多于一条轴线或多于一个方向(例如，在X方向和Y方向上)重叠的自由端744。这样的一个实施方案在图10A至图10D中示出并在下文描述。

仅出于示例和说明的目的，岛状物732被示出为具有大致矩形形状。然而，应当理解，可以为岛状物732的任何形状采用相同的构型，例如，包括但不限于圆形、三角形、正方形、梯形、任何其它多边形、不规则或随机形状、其它合适形状，或其组合。一个锁定片材710的岛状物732不需要全部相同，而在一些实施方案中，一个锁定片材710可以包括各种形状、大小和/或材料的岛状物732。此外，每个锁定片材710中的岛状物732被示出为具有与相邻锁定片材710相同的形状、大小和取向。然而，应当理解，相邻锁定片材710不必包括相同形状、大小或取向的岛状物732。例如，在一些实施方案中，锁定片材710中的一个可以包括正方形或圆形的岛状物732，使得此类岛状物732的自由端744的仅一部分与相邻锁定片材710中的岛状物732的自由端744重叠。

在一些实施方案中，装置700可以包括不连续锁定片材710、其它不连续片材(诸如图7的不连续片材510)和/或连续锁定片材的组合。在此类实施方案中，例如，不连续锁定片材可以包括联接到基板的分立岛状物(即，仅具有固定端和/或具有固定重叠端和自由重叠端)。在此类实施方案中采用的多个锁定片材可以被布置成(例如，至少部分堆叠成)至少部分重叠的关系和基本上平行的构型。此外，在此类实施方案中，如果采用不连续锁定片材作为中间锁定片材(即，具有两个相邻锁定片材)，则该不连续锁定片材可以包括联接到基板的顶部表面和底部表面的分立岛状物。在此类实施方案中，基板的任一侧上的岛状物不需要具有类似的大小、形状和/或布置。此外，定位在中间的任何锁定片材可以包括被取向成面向另一锁定片材的两个表面(例如，顶部表面和底部表面)，并且这些表面中的一个或两个可以包括高摩擦表面。即，在本公开的任何实施方案中，可以在锁定片材的被取向成面向另一锁定片材的任何表面上采用高摩擦表面。

图10A至图10D示出了根据本公开的另一实施方案的装置800。图10A示出了根据本公开的一个实施方案的一个岛状物832的透视图。图10B至图10D示出了根据本公开的另一实施方案的装置800的特写局部视图，该装置采用图10A的多个岛状物832。

装置800包括：限定腔室804的包层802；多个锁定片材810，其包括分立实心区域(或“岛状物”)832和开口区域834；以及孔口(未示出，为清楚起见已被移除)，其定位成将腔室804与环境流体地联接，使得可以将真空源(未示出)联接到孔口以用于抽空腔室804。装置800通常是片状或板状的，并且包括两个不连续锁定片材810，这两个锁定片材包括沿着两条轴线或两个方向与相邻锁定片材810的岛状物重叠的岛状物832。

参考图10A，岛状物832包括固定端842和自由端844，并且被构造为在两条轴线或两个方向上与相邻锁定片材810的岛状物832重叠，如图10B至图10D所示和下文所述。仅以举例的方式并且为了说明的目的，岛状物832被示出为形成如图10A所示的三维形状，具有九个连接平台845，这些平台全部处于不同的水平或Z轴位置处。通过进一步举例的方式，岛状物832的最顶部平台845a在图10A中示出为形成固定端842(即，构造为联接到包层802的上部内表面或另一基板)，而其余平台则包括在自由端844中。然而，应当理解，最底部平台845b(即其下侧)可以替代地形成岛状物的固定端842(即，通过联接到包层802的底部内表面或另一基板)，其余平台845包括在自由端844中。例如，下部或底部锁定片材810的岛状物应当符合这种情况，如将参考图10B至图10D更详细地描述的。应当理解，九平台形状的岛状物832仅以示例的方式示出，以更清楚地示出岛状物832的一部分或角部(例如，最顶部或最底部的平台845)可以如何联接到包层802(或另一基板)，使得岛状物832的其余部分可以形成自由端844，该自由端被构造为从固定端842延伸以在两个方向上与一个或多个其它岛状物832重叠。

图10B至图10D的装置800包括与图9A至图9B的实施方案相同的元件、特征和功能中的许多者，其也采用不连续锁定片材710，该锁定片材包括具有自由端744的岛状物732，该自由端与相邻锁定片材710中的岛状物732的自由端744重叠。参考上述关于图9A至图9B的描述，以更完整地描述图10A至图10D的实施方案的特征(以及这些元件和特征的替代形式)。

图10B至图10D的装置800与图9A至图9B的装置700之间的区别在于图10B至图10D的分立岛状物832具有自由端842，该自由端在多于一个方向上、特别是沿着两条轴线(例如，X和Y轴或方向)与相邻锁定片材810中的岛状物832的自由端844重叠。具体地讲，通过想象将图9A至图9B的装置700的岛状物732中的每个沿其宽度进行分割，并且每个岛状物732的自由端744不仅沿着两条轴线与相对的锁定片材710的相邻自由端744重叠，还沿着两条轴线与相同锁定片材710上的相邻岛状物732的自由端744重叠，可以理解图10B至图10D的装置800。

继续参考图10A至图10D，岛状物832的固定端842可以直接联接到包层802(或基板)的内表面805，并且自由端844可以至少部分地在Z方向上朝向相邻锁定片材810延伸。此类自由端844不直接联接到包层802(或基板)。岛状物832的固定端842可以通过上述结合图7描述的联接装置中的任何者联接到包层802(和/或基板，如果采用基板的话)。

在图10B至图10D中，为了清楚起见，示出了包层802的顶部803和底部803′的剖视图，并且包层802的顶部803被剖开以更好地示出两个锁定片材810和岛状物832。以举例的方式，装置800被示为包括：第一锁定片材810，该第一锁定片材包括第一岛状物832，每个第一岛状物832具有联接到包层802的顶部803(即，其内表面805)的固定端842；和第二锁定片材810′，该第二锁定片材包括第二岛状物832′，每个第二岛状物832′具有联接到包层802′的底部803′(即，其内表面805′)的固定端842′。

在图10B和图10C中可以看到第一锁定片材810的最右边顶部第一岛状物832的所有九个平台845。具体地讲，最顶部平台845a形成联接到包层802的顶部803的固定端842，并且其余平台形成岛状物832的自由端844。第二锁定片材810′的被第一锁定片材810的第一岛状物832重叠的第二岛状物832′包括最底部平台845b′(即，其下侧)，该平台形成联接到包层802的底部803′的第二岛状物832′的固定端842′。重叠的第一岛状物832和第二岛状物832′的图案然后在X和Y方向上继续，使得第一锁定片材810的每个第一岛状物832直接与第二锁定片材810′的第二岛状物832′重叠，并且一对第一岛状物832和第二岛状物832′的相应自由端844和844′在X方向和Y方向上与类似的一对岛状物832和832′重叠，依次类推，如图10C和图10D所示。图10C和图10D示出了横截面透视图以进一步示出第一锁定片材810和第二锁定片材810′的第一岛状物832和第二岛状物832′的对如何沿着两条轴线重叠。

与上面讨论的其它实施方案一样，在不脱离本公开的情况下，可以在装置800中采用岛状物832的其它形状、大小和构造。此外，尽管装置800的岛状物832被示出为全部具有相同的形状和大小，但是应当理解，不一定需要如此。此外，在一些实施方案中，装置800可以包括图10B至图10D的不连续锁定片材810与下述中的一个或多个的组合：(i)只有固定端的不连续锁定片材(参见例如图7的岛状物532)；以及(ii)连续锁定片材。此外，在一些实施方案中，岛状物832(例如，其自由端844)可以包括被取向成面向相邻锁定片材810的一个或多个表面，并且此类表面可以包括高摩擦表面，如上所述。

图11至图25示出了本公开的连续锁定片材图案(即，采用连续实心区域)的各种实施方案，其中类似的数字表示类似的元件。此类锁定片材可以在本公开的装置中的任何者中采用，并且可以与由包层限定的腔室内的纤维材料组合使用。

图11示出了根据本公开的一个实施方案的锁定片材910。锁定片材910包括实心区域932和开口区域934。实心区域932包括具有八边形形状的岛状物936，并且每个岛状物936通过两个跨接部938连接到每个相邻的岛状物936，如下面将更详细描述的。锁定片材910的图案类似于图1和图4的锁定片材110，不同的是在锁定片材910中，每个岛状物包括四个侧面或边缘，该侧面或边缘各自连接到两个跨接部938而不是仅一个跨接部。

如图11所示，岛状物936被布置成正方形堆积的构造，使得锁定片材910的图案包括可以在任何方向(即，左、右、上、下)上传播的重复单元或单位单元，这些单元包括通过八个跨接部938连接到四个相邻岛状物936(即每个相邻岛状物936有两个跨接部938)的一个中央八边形岛状物936。跨接部938围绕中央岛状物936等距隔开，使得中央岛状物936每隔一个八边形边缘连接到两个跨接部938。以举例的方式，每个跨接部938包括90度弯曲部，并且来自岛状物936的同一边缘的每对跨接部938彼此沿相反的方向(即，顺时针和逆时针)弯曲，以使得开口区域934包括重复单元，该重复单元包括四个相邻岛状物936之间的基本上正方形的空间，该空间包括朝该正方形空间的中心弯曲的四个跨接部938，并且使得第一锁定片材910的图案包括除了4条对称轴之外还围绕每个岛状物936中心的4重旋转对称结构。

图12示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1010。锁定片材1010包括实心区域1032和开口区域1034。实心区域1032包括具有基本上正方形形状的岛状物1036，并且每个岛状物1036分别通过一个跨接部1038连接到每个相邻的岛状物1036。如图12所示，岛状物1036被布置成正方形堆积的构造，使得锁定片材1010的图案包括重复单元或单位单元，其包括布置成正方形的四个相邻且连接的岛状物1036。图12中的每个岛状物1036分别通过四个跨接部1038连接到四个相邻岛状物1036。例如，第一岛状物1036连接到在与第一岛状物1036相同的垂直线上的上方的一个岛状物1036和下方的一个岛状物1036；并且第一岛状物1036连接到在与第一岛状物1036相同的水平线上的左侧的一个岛状物1036和右侧的一个岛状物1036。每个跨接部1038从第一正方形岛状物1036的一个边缘延伸并且具有与第一正方形岛状物1036的该边缘相同的宽度。

以举例的方式，每个跨接部1038包括两个90度弯曲部，其间隔开的距离比弯曲部离岛状物1036的距离更大，使得图案中的开口区域1034包括交替的水平和垂直“I”形。锁定片材1010的图案包括沿着水平和垂直取向的“I”形开口区域1034的长度的对称的线。此外，两个90度弯曲部的角度总和为180度，使得跨接部1038中的第一弯曲部在其从岛状物1036延伸时沿顺时针或逆时针(向左或向右)弯曲，并且同一跨接部1038中的第二弯曲部在连接到相邻岛状物1036之前在相同方向(即顺时针或逆时针(向左或向右))上再次弯曲。

每个岛状物1036具有从其延伸的四个跨接部1038，这些跨接部全部在相同方向(即，顺时针或逆时针)上弯曲。然而，每个岛状物1036具有在与跨接部1038从其连接的相邻岛状物1036之一延伸的方向相反的方向上(即逆时针或顺时针)弯曲的跨接部1038。

图13示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1110。锁定片材1110包括实心区域1132和开口区域1134。实心区域1132包括具有基本上正方形形状的岛状物1136，并且每个岛状物1136分别通过一个跨接部1138连接到每个相邻的岛状物1136。图13所示的图案与图12的基本相同，不同的是岛状物1136较跨接部1138的相对大小发生了改变。具体地讲，图13的锁定片材1110的每个跨接部1138的宽度基本上小于每个岛状物1136的边缘。此外，每个跨接部1138定位成从岛状物1136的边缘延伸，直接邻近正方形岛状物1136的角之一。因此，垂直取向的“I”形开口区域1134的顶部和底部定位成更靠近水平取向的“I”形开口区域1134的长中间段，并且水平取向的“I”形开口区域1134的顶部和底部定位成更靠近垂直取向的“I”形开口区域1134的长中间段。

图14示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1210。锁定片材1210包括实心区域1232和开口区域1234。实心区域1232包括具有基本上正方形形状的岛状物1236，并且每个岛状物1236分别通过一个跨接部1238连接到每个相邻的岛状物1236。如图14所示，岛状物1236被布置成正方形堆积的构造，使得锁定片材1210的图案包括重复单元或单位单元，其包括一个岛状物1236和从其延伸到相邻岛状物1236的四个跨接部1238的一部分。图14中的每个岛状物1236分别通过四个跨接部1238连接到四个相邻岛状物1236。例如，第一岛状物1236连接到上方的一个岛状物1236和下方的一个岛状物1236；并且第一岛状物1236还连接到其左侧的一个岛状物1236和其右侧的一个岛状物1236。每个跨接部1238的宽度基本上小于岛状物1236的一个侧面或边缘的宽度，并且从岛状物1236的侧面延伸，直接邻近正方形岛状物1236的角。

以举例的方式，每个跨接部1238包括八个90度弯曲部，前四个弯曲部全部沿相同方向(即顺时针)围绕作为其延伸起点的岛状物1236螺旋向外，后四个弯曲部全部沿相反方向(即逆时针)围绕并朝向相邻岛状物1236螺旋向内。因此，跨接部1238在其相邻弯曲部之间的长度围绕作为其延伸起点的岛状物1236逐渐增大，而跨接部1238在其相邻弯曲部之间的长度围绕作为其延伸起点和连接终点的相邻岛状物1236逐渐减小。

图15示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1310。锁定片材1310包括实心区域1332和开口区域1334。实心区域1332包括具有基本上正方形形状的岛状物1336，并且每个岛状物1336分别通过一个跨接部1338连接到每个相邻的岛状物1336。如图15所示，岛状物1336被布置成正方形堆积的构造，使得锁定片材1310的图案包括重复单元或单位单元，其包括一个岛状物1336和从其延伸到相邻岛状物1336的四个跨接部1338的一部分。图15中的每个岛状物1336分别通过四个跨接部1338连接到四个相邻岛状物1336。例如，第一岛状物1336连接到上方的一个岛状物1336和下方的一个岛状物1336；并且第一岛状物1336还连接到其左侧的一个岛状物1336和其右侧的一个岛状物1336。每个跨接部1338的宽度基本上小于岛状物1336的一个侧面或边缘的宽度，并且从岛状物1336的侧面延伸，直接邻近正方形岛状物1336的角。

以举例的方式，每个跨接部1338包括十个90度弯曲部；或第一90度弯曲部，然后是基本上为锯齿形向外地从一个岛状物1336的侧面朝向相邻岛状物1336的侧面的四个180度弯曲部，然后是连接到相邻岛状物1336的最终90度弯曲部。来自给定岛状物1336的每一侧面的第一90度弯曲部沿相同方向(即，顺时针或向右)转向，并且进入相邻岛状物1336的最终90度弯曲部在相反方向上(即，逆时针或向左)转向。随着跨接部1338以锯齿形向两个相邻岛状物1336之间的中间位置运动，跨接部1338的相邻弯曲部之间的长度逐渐增大，然后朝相邻岛状物1336逐渐减小。

图16示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1410。锁定片材1410包括实心区域1432和开口区域1434。实心区域1432包括具有基本上正方形形状的岛状物1436，并且每个岛状物1436分别通过一个跨接部1438连接到每个相邻的岛状物1436。除了以下内容之外，图16所示的图案与图15的图案基本相同：(i)图16的比例与图15不同；图16的岛状物1436和跨接部1438较大，使得图16的锁定片材1410在每区域内包括更少的岛状物1436；(ii)每个跨接部1438包括十四个90度弯曲部；或第一90度弯曲部，然后是基本上为锯齿形向外地从一个岛状物1436的侧面朝向相邻岛状物1436的侧面的六个180度弯曲部，然后是连接到相邻岛状物1436的最终90度弯曲部；并且(iii)来自给定岛状物1436的每一侧面的第一90度弯曲部沿逆时针(或向左)转向，并且进入相邻岛状物1436的最终90度弯曲部在相反方向上(即顺时针，或向右)转向。

图17示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1510。锁定片材1510包括实心区域1532和开口区域1534。实心区域1532包括岛状物1536，并且每个岛状物1536分别通过一个跨接部1538连接到每个相邻的岛状物1536。除了以下内容之外，图17所示的图案与图16的图案基本相同：(i)岛状物1536具有基本上矩形(或细长的平行四边形)形状；(ii)每个跨接部1538包括六个90度弯曲部；或第一90度弯曲部，然后是锯齿形向外地从一个岛状物1536的侧面朝向相邻岛状物1536的侧面的两个180度弯曲部，然后是连接到相邻岛状物1536的最终90度弯曲部；(iii)从岛状物1536的长边延伸的跨接部1538的相邻弯曲部之间的长度彼此全部大致相同，并且不像在岛状物1536的短边上那样逐渐增大然后减小；并且(iv)图17的岛状物1536和跨接部1538之间的间距(即开口区域1534)较窄。

图18示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1610。锁定片材1610包括实心区域1632和开口区域1634。实心区域1632包括具有基本上矩形(或细长的平行四边形)形状的岛状物1636，并且每个岛状物1636分别通过一个跨接部1638连接到每个相邻岛状物1636。除了以下内容之外，图18所示的图案与图15的图案基本相同：(i)岛状物1536具有基本上矩形(或细长的平行四边形)形状；并且(ii)图18的岛状物1636和跨接部1638之间的间距(即开口区域1634)较窄。

图19示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1710。锁定片材1710包括实心区域1732和开口区域1734。实心区域1732包括具有等边三角形形状的岛状物1736，并且每个岛状物1736分别通过一个跨接部1738连接到每个相邻的岛状物1736。开口区域1734包括密集堆积的六边星号形或星形切口，使得一个星号形开口区域1734的每条边基本上与相邻星号形开口区域1734的边重叠。

如图19所示，岛状物1736被布置六边形堆积的构造，使得锁定片材1710的图案包括重复单元或单位单元，其包括布置成六边形的六个三角形岛状物1736和从其延伸到相邻岛状物1736的跨接部1738的一部分。图19中的每个岛状物1736分别通过三个跨接部1738连接到三个相邻岛状物1736。例如，第一岛状物1736连接到上方或下方的一个岛状物1736，一个岛状物1736在一个侧面上，另一个岛状物1736在另一个侧面上。每个跨接部1738的宽度基本上小于岛状物1736的一个侧面或边缘的宽度，并且从岛状物1736的侧面延伸，直接邻近三角形岛状物1736的角。

以举例的方式，每个跨接部1738包括最近的第一60度弯曲部和第二60度弯曲部以连接到另一个岛状物1736，并且这两个60度弯曲部之间的跨接部1738的长度约等于三角形岛状物1736的一个侧面，使得在两个60度弯曲部之间的每个跨接部1738沿着并在第一岛状物1736的侧面和第二相邻岛状物1736的侧面之间行进。来自岛状物1736的每个跨接部1738中的第一60度弯曲部沿相同方向(即，顺时针或向右)转向，并且进入相邻岛状物1736中的第二60度弯曲部在相反方向上(即，逆时针或向左)转向。

图20示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1810。锁定片材1810包括实心区域1832和开口区域1834。实心区域1832包括岛状物1836，并且每个岛状物1836分别通过一个跨接部1838连接到每个相邻的岛状物1836。图20所示的图案与图19的基本上相同，不同的是每个跨接部1838包括四个60度弯曲部，使得岛状物1836的每个侧面通过三个跨接部1838与相邻岛状物1836的侧面分开，并且相邻弯曲部之间的跨接部1838的长度随着跨接部1838围绕岛状物1836延伸到跨接部1838在其连接的两个相邻岛状物1836之间行进的位置而增大，然后随着跨接部1838围绕相邻岛状物1836的侧面延伸并且连接到该侧面而减小。此外，六边星号形开口区域1834的每条边包括相对于作为其延伸起点的边弯曲60度的叉形端部。

图21示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材1910。锁定片材1910包括实心区域1932和开口区域1934。实心区域1932包括岛状物1936，并且每个岛状物1936分别通过一个跨接部1938连接到每个相邻的岛状物1936。图21所示的图案与图19和图20的基本上相同，不同的是每个跨接部1938包括六个60度弯曲部，其中前三个弯曲部在相同方向上(即顺时针)围绕着作为跨接部1938延伸起点的岛状物1936弯曲，并且后三个弯曲部在相反方向上(即逆时针)围绕相邻岛状物1936弯曲。岛状物1936的每个侧面通过五个弯曲部(或跨接部1938的一些部分)与相邻岛状物1936的侧面分开，并且相邻弯曲部之间的跨接部1938的长度随着跨接部1938围绕岛状物1936延伸到跨接部1938在其连接的两个相邻岛状物1936之间行进的位置而增大，然后随着跨接部1938围绕相邻岛状物1936的侧面延伸并且连接到该侧面而减小。

图22示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材2010。锁定片材2010包括实心区域2032和开口区域2034。实心区域2032包括岛状物2036，并且每个岛状物2036分别通过一个跨接部2038连接到每个相邻的岛状物2036。图22所示的图案与图20的基本上相同，不同的是每个跨接部的宽度与三角形岛状物2036的每个侧面的宽度相同(并且岛状物2036的形状是不太明显的三角形)。因此，星号形开口区域2034较小，星号形开口区域2034的边较宽，一个星号形开口区域2034的边与相邻开口区域2034的边间隔得更远，并且这些边仅部分地与相邻开口区域2034的边重叠。

图23示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材2110。锁定片材2110包括实心区域2132和开口区域2134。实心区域2132包括岛状物2136，并且每个岛状物2136分别通过一个跨接部2138连接到每个相邻的岛状物2136。图23所示的图案与图22的基本上相同，不同的是每个跨接部2138包括四个60度弯曲部，使得岛状物2136的每个侧面通过三个跨接部2138与相邻岛状物2136的侧面分开，并且相邻弯曲部之间的跨接部2138的长度随着跨接部2138围绕岛状物1836延伸到跨接部2138在其连接的两个相邻岛状物2136之间行进的位置而增大，然后随着跨接部2138围绕相邻岛状物2136的侧面延伸并且连接到该侧面而减小。此外，六边星号形开口区域2134的每条边包括相对于作为其延伸起点的边弯曲60度的叉形端部。

图24示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材2210。锁定片材2210包括实心区域2232和开口区域2234。实心区域2232包括岛状物2236，并且每个岛状物2236分别通过一个跨接部2238连接到每个相邻的岛状物2236。图24所示的图案与图23的基本上相同，不同的是星号形开口区域2234更密集地堆积，使得一个星号形开口区域2234的每条边基本上与相邻星号形开口区域2234的边重叠。因此，图24的岛状物2234比图23的岛状物小，并且图24的跨接部2238比图23的跨接部窄。

图25示出了根据本公开的另一实施方案的锁定片材2310。锁定片材2310包括实心区域2332和开口区域2334。实心区域2332包括岛状物2336，并且每个岛状物2336分别通过一个跨接部2338连接到每个相邻的岛状物2336。每个单独的岛状物2336具有梯形形状(具体地讲，具有两个较长边和两个短边的细长梯形形状)，并且分别通过四个跨接部2338连接到四个相邻岛状物2336。具体地讲，一个跨接部2338从每个岛状物2336的每个侧面或边缘延伸，直接邻近岛状物2336的角，并且立即转向以在作为跨接部2338延伸起点的岛状物2336的侧面旁边延伸(同时也与该侧面形成一体)。锁定片材2310的图案还包括多个岛状物集群或组2337，每个集群2337包括被布置成形成大致三角形形状的三个梯形岛状物2336，并且特别地，这三个梯形岛状物被布置成使得每个梯形岛状物2336的较短长边被取向成面向相同集群2337内的相邻岛状物2336的短边。岛状物2336的六个三角形集群2337围绕中心布置，以形成用于锁定片材2310的图案的大致六边形的重复单元或单位单元。因此，岛状物集群2337被布置成以六边形堆积的构造。

如上所述，每个岛状物2336具有四个跨接部2338：

(i)第一跨接部2338a，其从梯形岛状物2336的第一短边延伸，并且包括顺时针120度弯曲部，然后是顺时针60度弯曲部，然后是逆时针60度弯曲部，然后是逆时针60度弯曲部以连接到相邻岛状物2336；

(ii)第二跨接部2338b，其从岛状物2336的最长边延伸，并且包括顺时针60度弯曲部，然后是顺时针60度弯曲部，然后是逆时针60度弯曲部，然后是逆时针120度弯曲部以连接到相邻岛状物2336；

(iii)第三跨接部2338c，其从岛状物2336的第二短边延伸，并且包括顺时针60度弯曲部，然后是顺时针120度弯曲部，然后是逆时针120度弯曲部，然后是逆时针120度弯曲部以连接到相邻岛状物2336；以及

(iv)第四跨接部2338d，其从较短的长边向外延伸，并且包括顺时针120度弯曲部，之后第四跨接部2338d不连接到岛状物2336，而是在较短的长边附近延伸，然后是顺时针120度弯曲部，然后是逆时针120度弯曲部，然后是逆时针60度弯曲部以连接到相邻岛状物2336。

图11至图25的锁定片材图案仅以示例的方式示出；然而应当理解，在本公开的锁定片材中也可以采用其它合适的图案。另外，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，图11至图25的图案中的任何者的相对大小(即纵横比)、间距等都可以从具体示出的内容改变。

此外，为清楚地示出本发明的可塑形装置的各种特征，图中所示的可塑形装置的每个实施方案均示出为单独的实施方案。然而，应当理解，可在本发明的可塑形装置中采用图中所示和本文所描述的实施方案中的任何者中的元件和特征的任何组合。例如，图1A至图1C、图4和图5的可塑形装置100的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)的描述中的任何者(例如，关于包层102、纤维材料106或锁定片材110的材料组成；制造包层102、纤维材料106或锁定片材110的方法；纤维材料106和锁定片材110的各种构造或布置；或任何其它细节)可以应用于图2至图3和图6A至图10D的实施方案。此外，可以在本公开的任何可塑形装置的实施方案中采用图11至图25的锁定图案中的任何者。

以下实施方案旨在举例说明本公开而非进行限制。

实施方案

1.一种可塑形装置，其包括：

第一状态，该装置在该状态下是可成形的，使得该装置可以形成所需形状；

第二状态，该装置在该状态下具有所需形状并且基本上不如在第一状态下可成形；

限定腔室的包层，该包层由不透气材料形成；

孔口，其定位成将腔室与环境流体地联接；以及

定位在腔室中的纤维材料，其中当该装置处于第二状态下时，与该装置处于第一状态下时相比，该纤维材料基本上较不容易成形。

2.根据实施方案1所述的装置，其中纤维材料包含至少一种纤维，并且其中该至少一种纤维具有至少为10的纵横比。

3.根据实施方案1或2所述的装置，其中纤维材料包括非织造材料。

4.根据实施方案1至3中任一项所述的装置，其中纤维材料包括纤维束。

5.根据实施方案1至4中任一项所述的装置，其中纤维材料包括下述中的至少一者：

至少当该装置处于第一状态下时，具有可在该纤维材料内相对于彼此运动的部分的纤维，以及

至少当该装置处于第一状态下时，可在该纤维材料内相对于彼此运动的多根纤维。

6.根据实施方案1至5中任一项所述的装置，其中纤维材料由金属、聚合物材料、陶瓷、复合材料及其组合中的至少一者形成。

7.根据实施方案1至6中任一项所述的装置，还包括支撑片材，该支撑片材定位成邻近腔室中的纤维材料。

8.根据实施方案7所述的装置，其中支撑片材包括实心片材。

9.根据实施方案7或8所述的装置，其中支撑片材包括退火金属。

10.根据实施方案7至9中任一项的装置，其中支撑片材包括图案化片材，该图案化片材具有一个或多个压痕。

11.根据实施方案7至10中任一项所述的装置，其中支撑片材包括锁定片材，该锁定片材具有主表面，并且其中锁定片材的至少一部分被图案化以包括实心区域和开口区域，实心区域可在主表面内相对于彼此运动。

12.根据实施方案11所述的装置，其中实心区域可在主表面内相对于彼此从第一位置运动到第二位置，在施加的力被移除之后可以保持在第二位置而不发生塑性变形。

13.根据实施方案11或12所述的装置，其中实心区域由具有有效拉伸模量(E_o)的材料形成，并且其中实心区域和开口区域被布置在锁定片材中，使得锁定片材具有总体有效拉伸模量(E₁)，并且其中锁定片材的E_o/E₁比率为至少2。

14.根据实施方案11至13中任一项所述的装置，其中锁定片材包括被取向成面向纤维材料和另一支撑片材中的至少一者的表面，并且其中该表面包括高摩擦表面。

15.根据实施方案11至14中任一项所述的装置，其中锁定片材包括连续的实心区域。

16.根据实施方案11至15中任一项所述的装置，其中锁定片材包括分立的实心区域。

17.根据实施方案16所述的装置，其中至少一个分立的实心区域包括联接到基板的固定端以及未联接到该基板的自由端。

18.根据实施方案1至17中任一项所述的装置，还包括至少两个支撑片材，支撑片材定位成至少部分地重叠且至少部分地共面的构造，其中纤维材料的至少一部分定位在两个相邻的支撑片材之间。

19.根据实施方案18所述的装置，其中至少两个支撑片材相对于彼此基本上平行地取向。

20.根据实施方案18或19所述的装置，其中至少两个支撑片材包括被构造为相互接合的第一支撑片材和第二支撑片材。

21.根据实施方案18至20中任一项所述的装置，其中至少一个支撑片材包括实心片材。

22.根据实施方案18至21中任一项所述的装置，其中至少一个支撑片材包括退火金属。

23.根据实施方案18至22中任一项所述的装置，其中至少一个支撑片材包括图案化片材，该图案化片材具有一个或多个压痕。

24.根据实施方案18至23中任一项所述的装置，其中至少一个支撑片材包括锁定片材，该锁定片材具有主表面，并且其中锁定片材的至少一部分被图案化以包括实心区域和开口区域，实心区域可在主表面内相对于彼此运动。

25.根据实施方案24所述的装置，其中锁定片材的实心区域由具有有效拉伸模量(E_o)的材料形成，并且其中实心区域和开口区域被布置在锁定片材中，使得每个锁定片材具有总体有效拉伸模量(E₁)，并且其中锁定片材的E_o/E₁比率为至少2。

26.根据实施方案24和25所述的装置，其中锁定片材包括被取向成面向纤维材料和另一支撑片材中的至少一者的表面，并且其中该表面包括高摩擦表面。

27.根据实施方案1至26中任一项所述的装置，其中包层由聚二甲基硅氧烷、液体硅橡胶、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)及其组合中的至少一者形成。

28.根据实施方案1至27中任一项所述的装置，其中相对于第一状态，腔室在第二状态下被抽空。

29.根据实施方案1至28中任一项所述的装置，其中该装置在第一状态下具有第一刚度，并且在第二状态下具有第二刚度，并且其中第二刚度与第一刚度的刚度比为至少2。

30.根据实施方案1至29中任一项所述的装置，其中当处于第一状态下时，该装置具有第一有效拉伸模量(E_UL)，并且当处于第二状态下时，该装置具有第二有效拉伸模量(E_L)，并且其中第二模量与第一模量的比率(E_L/E_UL)为至少2。

31.根据实施方案1至30中任一项所述的装置，其中当处于第一状态下时，该装置具有第一有效弯曲模量(B_UL)，并且当处于第二状态下时，该装置具有第二有效弯曲模量(B_L)，并且其中第二模量与第一模量的比率(B_L/B_UL)为至少2。

32.根据实施方案1至31中任一项所述的装置，其中当处于第一状态下时，该装置具有第一有效压痕模量(I_UL)，并且当处于第二状态下时，该装置具有第二有效压痕模量(I_L)，并且其中第二模量与第一模量的比率(I_L/I_UL)为至少2。

33.根据实施方案1至32中任一项所述的装置，其中该装置被构造为当该装置处于第一状态下时基本上适形于具有非零高斯曲率的复杂表面。

34.根据实施方案1至33中任一项所述的装置，其中该装置是片状的。

35.根据实施方案1至34中任一项所述的装置，其中该装置具有厚度比第一表面尺寸的第一比率以及厚度比第二表面尺寸的第二比率，并且其中第一比率和第二比率各自为小于0.1。

36.根据实施方案1至35中任一项所述的装置，其中包层包括低摩擦外表面。

37.根据实施方案1至36中任一项所述的装置，其中包层由硅、聚二甲基硅氧烷、液体硅橡胶、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)及其组合中的至少一者形成。

38.根据实施方案1至37中任一项所述的装置，其中孔口被构造为联接到真空源。

39.根据实施方案1至38中任一项所述的装置，其中纤维材料是定位在腔室中的多种纤维材料中的一种。

应当理解，本发明并不将其应用局限于以上描述所提及的或附图所示出的具体构造和组件布置方式。本发明能够具有其它实施方案，并且能够通过各种方式实践或实施。另外，应当理解，本文使用的措词和术语是用于说明目的而不应被视为限制性的。还应当理解，可采用其它实施方案，并且可在不脱离本公开范围的情况下作出结构变化或逻辑变化。

以下工作实施例旨在举例说明本发明而非进行限制。

实施例

实施例1-可塑形装置(没有纤维材料；仅锁定片材)-组装

参考图1B和图1C(没有纤维材料106B和106C)，以下述方式组装了三个可塑形装置100。以下描述一般涉及图1B和图1C的附图标号，即在附图标号中没有标识“B”和标识“C”。将可购自马萨诸塞州弗雷明汉的史泰博公司(Staples，Inc.of Framingham，MA)的11.43cm(4.5英寸)×11.43cm(4.5英寸)×9.7E-2cm(3.8E-3英寸)20磅纸张的二十个锁定片材110以重叠叠堆的形式放置在彼此的顶部，其中锁定片材110的实心区域132和开口区域134彼此对齐。二十个片材中的每一个被图案化以与图15中所示和所述的设计相匹配。然后将二十个锁定片材110的叠堆放置到可购自俄亥俄州威克里夫市的路博润公司(LubrizolCorp.of Wickliffe，OH)的1.27E-2cm(5.0E-3英寸)厚的聚氨酯包层102中，并用可购自加利福尼亚工业城的美国国际电气公司(American International Electric of City ofIndustry，CA)的AIE-100T Impulse Hand Sealer(AIE-100T脉冲式手压密封机)进行密封。在密封前将孔口115插入通过聚氨酯包层102。

三个另外的可塑形装置100以与上述定义的规程相同的方式组装，除了二十个片材未被图案化。

为了将可塑形装置100的状态从解锁(可成形)改变为锁定(刚性)，将可购自密歇根州本顿港的嘉仕达公司(Gast of Benton Harbor，MI)的DOA-P704-AA无油隔膜真空泵通过可购自伊利诺伊州埃尔姆赫斯特市的麦克马斯特-卡尔公司(McMaster-Carr ofElmhurst，IL)的连接器122连接到孔口115。启动真空源120，并且将包层102内的压力降低至约-78kPa，以将可塑形装置100的状态从可成形改变为刚性。保持真空源120，以使装置处于锁定条件(即第二状态)下。

实施例2-可塑形装置(没有纤维材料；仅锁定片材)-性能

在实施例1中组装的六种可塑形装置100经受三次测试，以确定它们在可成形(解锁)状态和刚性(锁定)状态时的有效拉伸模量、有效弯曲模量和有效压痕模量。可塑形装置100通过以下测试规程进行表征。

测试规程

有效拉伸模量

通过将可塑形装置100放置到可购自佛罗里达州拉哥市的阿美特克测量与校准技术公司(前身为劳埃德仪器公司)(Ametek Measurement&Calibration Technologies(formerly Lloyd Instruments)of Largo，FL)的LF Plus Digital Material Tester(LFPlus数字材料测试仪)中来测量有效拉伸模量。可塑形装置100的两个相对端被夹紧到LFPlus Digital Material Tester(LF Plus数字材料测试仪)中，橡胶面手动虎钳夹口也可购自佛罗里达州拉哥市的阿美特克测量与校准技术公司(前身为劳埃德仪器公司)(AmetekMeasurement&Calibration Technologies(formerly Lloyd Instruments)of Largo，FL)。测试了三个可成形(解锁)可塑形装置100中的每一者，并记录了延伸每单位距离所施加的力的平均值(N/mm)。三次测试了三个刚性(锁定)可塑形装置100中的每一者，并将延伸每单位距离所施加的力的平均值(N/mm)记录为测量张力T_测量。

有效拉伸模量(即，对于矩形标本)被定义为每单位宽度的力除以应变：上述规程测量了力除以延伸量，有效拉伸模量通过以下方式计算得出：测量张力T_测量乘以长度并除以样品的宽度，

有效弯曲模量

有效弯曲模量的测量是通过将可塑形装置100的一端用可购自佛罗里达州拉哥市的阿美特克测量与校准技术公司(前身为劳埃德仪器公司)(Ametek Measurement&Calibration Technologies(formerly Lloyd Instruments)of Largo，FL))的橡胶面手动虎钳夹口夹紧来进行的。可塑形装置100的另一端被垂直向下取向(与重力方向一致)并用长尾夹夹紧。将长尾夹通过滑轮附接到可购自加利福尼亚尔湾市的禧玛诺公司(ShimanoCorp.of Irvine，CA)的钓线组成的线缆上，由此使得长尾夹以与重力正交的方向拉动，并且附接到可购自佛罗里达州拉哥市的阿美特克测量与校准技术公司(前身为劳埃德仪器公司)(Ametek Measurement&Calibration Technologies(formerly Lloyd Instruments)ofLargo，FL))的LF Plus Digital Material Tester(LF Plus数字材料测试仪)上以测量偏转距离x。三次测试了三个可成形(解锁)可塑形装置100中的每一者，并记录了弯曲(或偏转)每单位距离的弯曲力平均值(N/mm)。三次测试了三个刚性(锁定)可塑形装置100中的每一者，并将弯曲(或偏转)每单位距离的弯曲力平均值(N/mm)记录为测量弯曲B_测量。

有效弯曲模量定义为每单位宽度的力除以偏转角：偏转角可估算(小角近似)为这意味着其中x是偏转距离。上述规程测量了力除以偏转距离，有效弯曲模量通过以下方式计算得出：测量弯曲B_测量乘以长度并除以样品的宽度，

有效压痕模量

通过将可塑形装置100放置在环形支撑结构上来进行压痕刚度测量。可塑形装置100可自由地滑过环形支撑结构的表面。环形支撑结构的内径为2.40英寸(6.10cm)。可塑形装置100的中心用可购自佛罗里达州拉哥市的阿美特克测量与校准技术公司(前身为劳埃德仪器公司)(Ametek Measurement&Calibration Technologies(formerly LloydInstruments)of Largo，FL))的LF Plus Digital Material Tester(LF Plus数字材料测试仪)来推动或缩进。推到装置上的尖端的直径为0.63英寸(1.60cm)。三次测试了三个可成形(解锁)可塑形装置100中的每一者，并记录了缩进每单位距离的压痕力平均值(N/mm)。三次测试了三个刚性(锁定)可塑形装置100中的每一者，并记录了延伸每单位距离所施加的力的平均值(N/mm)。

有效压痕模量定义为施加到样品的力除以偏转距离：这是由上述规程进行的直接测量，因此不需要计算。

测试结果汇总于表1中。还计算了测试中的每一者的平均锁定刚度与平均解锁刚度的比值，并记录在表1中。

此外，根据上述有效拉伸模量法对实施例中使用的聚氨酯包层102本身进行了测试，发现其具有的有效拉伸模量为1.21N/mm。

表1：包括未图案化实心片材和图案化锁定片材的锁定装置和解锁装置的ETM、EBM 和EIM。

该数据表明，实心纸张不能容易延伸，这限制了其适形性，而图案化纸张(即，锁定片材)容易延伸约1000倍。观察到图案化纸张的锁定/解锁可延展性的显著比率，而未图案化纸张(即实心片材)没有可测量的变化。图案化纸张的压深率也更好。在实心(即未图案化)纸张的压痕测试中也观察到明显褶皱。

实施例3-锁定片材与实心片材的ETM性能对比(无纤维材料)

组装的六组片材具有以下特性；(1)20个未图案化(即实心)纸片的叠堆，(2)用激光切割机(型号ILS 9.75，可得自亚利桑那州斯科茨代尔市的美国优利激光公司(Universal Laser System，Scottsdale，AZ)切割出具有图15的图案的20片纸张的叠堆，(3)1片未图案化的0.005″厚的退火铝，(4)1片0.005″厚的退火铝通过水射流切割出图15所示的图案，(5)2张1/16″厚的未图案化的迭尔林，以及(6)切割有图15的图案的2张1/16″迭尔林。按照实施例2的规程测试所有六组片材的有效拉伸模量。测试结果汇总于下表2中。

表2：图案化锁定片材和未图案化(实心)片材的ETM。

此外，包含20张图案化纸张的解锁装置(Ea)的总体ETM在表1中记录为4.3(N/mm)，未图案化纸张(Eo)的ETM在表2中记录为24.5，因此包含20个图案化纸张锁定片材的装置的Eo/Ea的比率为(24.5/4.3)约6。

实施例4-可塑形装置(仅纤维材料)

组装了两个可塑形装置100。将纤维材料垫放置在包层的内部以代替锁定片材，并根据实施例1的规程组装。使用了两种类型的纤维材料：1)钢丝绒[得自麦克马斯特-卡尔公司(McMaster Carr)的4级超粗钢丝绒]，和2)玻璃纤维[从Frost King3/4英寸厚多用途玻璃纤维绝缘棒切割的2层]。这些装置经受了三次实施例2的测试，以确定其在解锁和锁定状态(即，非真空和真空)下的有效拉伸模量、有效弯曲模量和有效压痕模量。计算了ETM、EBM和EIM并汇总在表4中。

表4：包含纤维材料的锁定装置和解锁装置的ETM、EBM和EIM。

实施例5-可塑形装置(纤维材料和支撑片)

组装了一个可塑形装置100。将两侧包围有0.005英寸厚退火铝片[1100系列；屈服强度为2,500psi；软(布氏硬度23)]的钢丝绒垫[得自麦克马斯特-卡尔公司(McMasterCarr)的4级超粗钢丝绒]放置在包层的内部以代替锁定片材，并根据实施例1的规程组装。最终构造类似于图1B，其具有实心(即，未图案化的)支撑片材而不是锁定片材。这些装置经受了实施例2的EBM测试和EIM测试，以确定在解锁和锁定状态(即，非真空和真空)下的有效弯曲模量和有效压痕模量。计算了EBM和EIM并汇总在表5中。

表5：包括钢丝绒和实心退火铝支撑片材的锁定装置和解锁装置的EBM和EIM。

实施例6-可塑形装置(纤维材料和锁定片材)

组装了一个可塑形装置100。将两侧包围有0.062英寸厚迭尔林锁定片材、根据图15的图案被图案化的钢丝绒垫[得自麦克马斯特-卡尔公司(McMaster Carr)的4级超粗钢丝绒]放置在包层的内部以代替锁定片材，并根据实施例1的规程组装。最终构造类似于图1B。该装置经受了三次实施例2的测试，以确定在解锁和锁定状态(即，非真空和真空)下的有效拉伸模量、有效弯曲模量和有效压痕模量。计算了ETM、EBM和EIM并汇总在表6中。

表6：包括钢丝绒和迭尔林锁定片材的锁定装置和解锁装置的ETM、EBM和EIM。

本文所引用的所有参考文献和公布全文均明确地以引用方式并入本公开。

以下权利要求书陈述了本公开的各种特征和方面。

Claims (20)

1.一种可塑形装置，所述可塑形装置包括：

第一状态，所述装置在所述第一状态下是可成形的，使得所述装置能够形成所需形状；

第二状态，所述装置在所述第二状态下具有所述所需形状并且基本上不如在所述第一状态下可成形；

限定腔室的包层，所述包层由不透气材料形成；

孔口，所述孔口定位成将所述腔室与环境流体地联接；以及

纤维材料，所述纤维材料定位在所述腔室中，其中当所述装置处于所述第二状态下时，与所述装置处于所述第一状态下时相比，所述纤维材料基本上较不容易成形。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述纤维材料包含至少一种纤维，并且其中所述至少一种纤维具有至少为10的纵横比。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述纤维材料包含非织造材料和纤维束中的至少一者。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述纤维材料包含下列中的至少一者：

至少当所述装置处于所述第一状态下时，具有能够在所述纤维材料内相对于彼此运动的部分的纤维，以及

至少当所述装置处于所述第一状态下时，能够在所述纤维材料内相对于彼此运动的多根纤维。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，所述装置还包括支撑片材，所述支撑片材定位成邻近所述腔室中的所述纤维材料。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述支撑片材包括实心片材和图案化片材中的至少一者，所述图案化片材包括一个或多个压痕。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其中所述支撑片材包括退火金属。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其中所述支撑片材包括锁定片材，所述锁定片材具有主表面，并且其中所述锁定片材的至少一部分被图案化以包括实心区域和开口区域，所述实心区域能够在所述主表面内相对于彼此运动。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述实心区域能够在所述主表面内相对于彼此从第一位置运动到第二位置，在施加的力被移除之后能够保持在所述第二位置而不发生塑性变形。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中所述实心区域由具有有效拉伸模量(E_o)的材料形成，并且其中所述实心区域和开口区域被布置在所述锁定片材中，使得所述锁定片材具有总体有效拉伸模量(E₁)，并且其中所述锁定片材的E_o/E₁比率为至少2。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其中所述锁定片材包括连续的实心区域。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其中所述锁定片材包括分立的实心区域。

13.根据权利要求12所述的装置，其中至少一个分立的实心区域包括联接到基板的固定端以及未联接到所述基板的自由端。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，所述装置还包括至少两个支撑片材，所述支撑片材定位成至少部分地重叠且至少部分地共面的构造，其中所述纤维材料的至少一部分定位在两个相邻的支撑片材之间。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述至少两个支撑片材相对于彼此基本上平行地取向。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其中当处于所述第一状态下时，所述装置具有第一有效拉伸模量(E_UL)，并且当处于所述第二状态下时，所述装置具有第二有效拉伸模量(E_L)，并且其中所述第二模量与所述第一模量的比率(E_L/E_UL)为至少2。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中当处于所述第一状态下时，所述装置具有第一有效弯曲模量(B_UL)，并且当处于所述第二状态下时，所述装置具有第二有效弯曲模量(B_L)，并且其中所述第二模量与所述第一模量的比率(B_L/B_UL)为至少2。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的装置，其中当处于所述第一状态下时，所述装置具有第一有效压痕模量(I_UL)，并且当处于所述第二状态下时，所述装置具有第二有效压痕模量(I_L)，并且其中所述第二模量与所述第一模量的比率(I_L/I_UL)为至少2。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其中所述装置被构造为当所述装置处于所述第一状态下时基本上适形于具有非零高斯曲率的复杂表面。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的装置，其中所述装置是片状的。