CN110236252A - 磁性闭合件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种磁性闭合件。一种可释放式闭合件，其具有第一结构，该第一结构封装基于磁性颗粒的磁性组合物，例如智能流体，智能流体是电流变流体、磁流变流体、铁磁流体的组中的流体，或者第一结构由具有分散的磁性颗粒的可印刷组合物形成。第一结构被相对的第二结构磁性地吸引，并且从而可结合到相对的第二结构，并且第一结构和第二结构形成可释放式闭合件。

Description

磁性闭合件

本申请是申请日为2015年12月16日，申请号为201580068147.7，发明名称为“磁性闭合件”的申请的分案申请。

相关申请

本申请要求2014年12月19日提交的序列号62/094,926的美国临时申请的权益和优先权，该临时申请的内容如同被全部陈述于此一样在此通过引用并入本文用于所有目的。

背景

本发明主题总体上涉及闭合件，其用于闭合物体中的开口或在物体的部分之间产生连接。闭合件是基于磁性的，并且旨在适合用作拉链和其它这种闭合件的替代品。例如，本发明的闭合件适用于服装和其它基于纺织品的物体以及鞋类应用。

磁体吸引铁磁材料，并且当相反的磁极对齐时磁体吸引磁体。磁场可以是永久的或是可选择的。也就是说，可以通过电流在物体中选择性地建立磁场，或者在当存在施加的磁场时可以被磁化的某些材料(例如智能流体(smart fluid))中引起磁场。

所有移动的带电粒子，诸如电流，都产生磁场。在导线中传导的电流围绕导线的长度产生同心圆形式的磁场线。在两根相邻的导线中传导的电流产生磁场，磁场产生磁力，根据电流的相对方向的不同，该磁力可以将导线吸引到一起或排斥导线。

一类流体(本文中称为“智能”流体)具有当受到外部电磁力时可以变化的性质。示例包括响应于施加的磁场改变流变特性的磁流变(MR)流体；在存在磁场的情况下被强磁化的铁磁流体；和电流变(ER)流体，其响应于电场，具有流体粘度的变化。

MR流体是具有在油或其它液体中的微米尺寸的磁性地可极化的颗粒的悬浮体系。当MR流体暴露于磁场时，流体内的通常随机定向的颗粒在磁场线的方向上形成颗粒链。这种对齐增加了流体的表观粘度，并且存在沿着对齐的颗粒的链的磁化(magnetization)。MR弹性体是具有在热固性弹性聚合物或橡胶中的微米尺寸的磁性地可极化的颗粒的悬浮体系。弹性体结构的硬度可以通过改变所施加的磁场的强度来改变。当暴露于磁场时，MR流体和弹性体通常仅在几毫秒内就改变粘度。停止将MR流体或弹性体暴露于磁场会逆转该过程：流体失去磁性并返回较低粘度的状态，并且弹性体返回其较低模量的状态。封闭在结构元件中的MR流体已经在美国专利5,547,049中公开。

铁磁流体是具有在液体载体中的磁性颗粒的稳定悬浮体系。这些颗粒通常具有约10nm的平均尺寸，这些颗粒涂覆有即使施加强磁场时也防止颗粒附聚的表面活性剂。各种磁性固体、表面活性剂和载体是已知和可获得的，并且可用于根据预期应用来调整铁磁流体性质。

不管它们的组分如何，铁磁流体通常表现相同。在没有磁场的情况下，铁磁流体中的颗粒的磁矩是随机分布的，并且流体不具有净磁化(net magnetization)。当磁场施加到铁磁流体时，颗粒的磁矩沿着场线定向，并且铁磁流体被磁化。铁磁流体通常几乎立即响应于所施加的磁场的变化，并且当所施加的场去除时，这些磁矩快速地再次随机化。可以通过改变流体的组分或改变引起磁化的磁场来调节铁磁流体的保持力(retention force)。

电流变(ER)流体是分散体系，其可以在施加的电场存在的情况下快速且可逆地改变其表观粘度。ER流体是具有在疏水的非导电油中的精细地分开的固体(<50微米)的分散体系，当处于足够强的电场中时，该分散体系具有改变其流变特性的能力，甚至达到成为固体的程度。当去除场时，流体恢复到其正常的液体状态。通过ER流体的电流可以非常低，并且仍然实现所需要的状态变化。

“印刷电子技术(printed electronics)”是指在各种基底上产生电气装置的印刷方法。通常的印刷设备和工艺，例如丝网印刷、柔版印刷、凹版印刷、胶版印刷和喷墨，可适用于界定材料上的电气图案。用电工作的电子墨水沉积在基底上，产生有源或无源器件，例如导体、晶体管和电阻器。

可以包括电子电路的一类纺织品是其中植入有数字部件的电子纺织品或智能织物。电子纺织品包括具有经典电子装置(例如植入到服装中的导体、集成电路、LED和电池)的纺织品和具有直接集成到纺织品基底中的电子器件的纺织品。这可以包括诸如导体和电阻器的无源电子器件，或诸如晶体管、二极管和太阳能电池的有源部件。

导体和电路可以集成到纺织品中的另一领域是“电子纤维(fibertronic)”，其在制造编织材料时使用导体材料和半导体材料的。诸如金属纤维的商业纤维可以被编织或被缝合成衣服或其它纺织物品的一部分。有机电子器件可能是合适的，因为它们可以是导体、半导体的，并且可以被设计成墨和塑料。

该领域的进展正在进行中，并且具有电磁特性的未来纺织品可以适用于实现本文中所公开的发明构思。

闭合件将东西联接在一起，本文所使用的闭合件是指将一个物体连接到另一个物体或将物体的一部分连接到同一个物体的另一部分的设备。可释放式闭合件的已知示例包括拉链、纽扣、维可牢(Velcro)、系带、闩锁、磁体和卡扣。不可释放式闭合件(即旨在是长期的闭合件)的示例包括钉子、螺钉和大多数粘合剂。

在衣服、鞋类、露营装备(诸如帐篷、睡袋和背包)、运动装备(诸如垫、头盔和安全装备)、软垫物品(诸如座椅和沙发)以及在所有可尝试领域中的许多其它应用中，可释放式闭合件是常见的。在为应用选择可释放式闭合件时需要考虑的包括其重量、耐损坏性、对环境因素(水、灰尘、风等)的抵抗力、保持强度、柔性、美观性、易用性、剖面(例如薄度)和可靠性。

已知基于拉链状交错磁性元件的磁性闭合系统。名称为“可释放闭合系统”的美国专利6,983,517公开了在交错元件的头部中使用MR流体。交错元件上的头部可以包括MR流体，MR流体可以磁性地开启或关闭以改变其构造，使得它们与相对的交错元件上的互补头部接合。

遗憾的是，基于交错元件的闭合系统存在显著的缺点。这种系统需要滑动闭合，使制造和使用变得复杂。交错元件也容易发生故障。如果单个元件发生故障，则整个闭合件将发生故障。对于耐候性而言它们设计起来也是困难或昂贵的，因为每个元件是水分或空气的进入点，这是因为在常规设计中密封是不完美的。

因此，可释放式闭合件行业可以受益于包括现有技术装置中未发现的性质并且提供可靠性、易使用性、对环境因素的抵抗性和良好的保持强度的可释放式闭合件。

还存在对更牢固和美观地联接在一起的服装组件的需要。并且需要用于联接服装和其它物体并且打开或闭合这些物体的共同开口的易于操作的装置。

本文公开的发明主题，在其各种可能的实施方案和应用中，解决了前述需要和其它需要并克服了现有技术中的缺点。

概述

下面是对在本发明主题下的各种发明方案(inventive line)中的一些的简短描述。初始在本文档中提交的或随后修改的所附权利要求如同直接写入那样据此并入本概述部分。以下内容不旨在是本发明主题的实施方案和特征的详尽列表。本领域的技术人员能够结合附图根据下面的详细描述来理解其它实施方案和特征。

在一些实施方案中，本发明主题涉及具有第一结构的可释放式闭合件，第一结构封装基于磁性颗粒的磁性组合物，例如智能流体，智能流体是电流变流体、磁流变流体、铁磁流体的组中的流体，或者第一结构由具有分散的磁性颗粒的可印刷组合物形成。第一结构被相对的第二结构磁性地吸引，并且从而可结合到该相对的第二结构，并且第一结构和第二结构形成可释放式闭合件。第二结构可以是如同第一结构那样的磁性结构或可磁化结构。替代性地，它可以由受磁体吸引但自身不是磁体的铁磁材料制成。如本文所使用的，“可配合元件”可以指被第一结构磁性地吸引并可结合到第一结构的任何结构。

在各种可能的实施方案中的某些实施方案中，本发明主题总体上涉及可释放的闭合系统，其包括：具有中空部分的两个结构，每个中空部分包围智能流体；和两个可开关的电磁场源，其中开关可操作以在智能流体中引起电磁场，从而磁化智能流体，并且当被适当布置时，使该结构彼此吸引并由此被紧固。

在另一个实施方案中，当没有(或非常低的)电磁场存在时，容纳智能流体的中空结构松弛地配合到联接状态中，并且然后当存在导致智能流体改变状态(从相对较低粘度的流体到相对高粘度的流体)的电磁场时，牢固地联接，从而使中空结构大体上变硬，使得它们机械地联接。

在采用本发明构思的可释放式闭合件的另一实施方案中，长形导体沿着开口的相对侧布置，并且电流通过导体，从而产生围绕导体的磁场。当电流沿同一方向通过导体时，所引起的磁场将吸引，并且导体将靠拢在一起。如果允许开口的侧面移动，则所引起的磁力将侧面紧固在一起。

长形导体可以是植入在织物或其它纺织品中的印刷电子器件、电子纺织品或电子纤维材料。

本发明的主题可以被实现为可释放式闭合件，其用于服装、鞋类、装备、软垫物品，包括但不限于夹克、睡袋、帐篷翼片、背包开口、袋、翼片、提箱和包、鞋类、家具、靠垫、和许多其它应用。

当与鞋类一起使用时，可以消除对系带的需要，并且鞋类是流线型并且更舒适。在一个示例中，具有本发明构思的可释放式闭合件将位于鞋舌和鞋面的侧面之间(两者重叠处)。在另一个实施方案中，智能流体将被围在中空的带条状机构中(尺寸和大小类似于但是体积较小且更耐用，并且不那么容易因污垢或其它污染物而退化)。当带条重叠并且经受电磁场时，它们将被磁化和紧固。

在另一个实施方案中，具有小直径的管可以以预定图案编织到织物中，其中管封装智能流体，并且附近的开关引起电磁场，由此管被磁化。织物的其它板可以包括类似的窄直径管，所述窄直径管类似地被磁化并布置成吸引彼此，或者织物的部分可以包括编织金属线，编织金属线被所编织的管中的磁场吸引。

本申请提供了以下内容：

1).一种可释放式闭合件，用于沿其预定长度将第一部分连接到第二部分，所述可释放式闭合件包括：

a.第一元件，其联接到所述第一部分并封装智能流体，并沿着所述预定长度延伸；

b.可配合元件，其联接到所述第二部分并沿着所述预定长度延伸；和

c.开关，其用于在所述智能流体中选择性地引起电磁场，从而改变所述流体的状态，并使所述第一元件沿着所述预定长度一致地联接到所述可配合元件。

2).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是其特性在电场存在的情况下发生变化的任何流体。

3).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是其特性在磁场存在的情况下发生变化的任何流体。

4).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是其粘度在电场存在的情况下发生变化的任何流体。

5).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是其粘度在磁场存在的情况下发生变化的任何流体。

6).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是其磁性在电场存在的情况下发生变化的任何流体。

7).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是其磁性在磁场存在下变化的任何流体。

8).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是电流变流体、磁流变流体和铁磁流体的组中的任何流体。

9).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述可配合元件封装智能流体，并且所述可释放式闭合件还包括第二开关，所述第二开关用于在所述可配合元件中的所述智能流体中引起电场或磁场。

10).根据9)所述的可释放式闭合件，其中，所述开关能够被致动以在所述第一元件和所述可配合元件附近引发磁场，从而使所述第一元件和所述可配合元件中的所述智能流体磁化，并且所述第一元件、所述可配合元件、所述第一开关和所述第二开关布置成使得所述第一元件和所述可配合元件中的磁化的智能流体的磁极相反。

11).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述开关引起所述第一元件被磁化，并且所述可配合元件是受磁体吸引的材料。

12).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述第一部分是织物，并且所述第一元件是管状的。

13).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述可配合元件成形为，当所述元件是相对柔性的时，接纳所述第一元件，并且当所述第一元件由于所述开关的致动所引起的状态变化而是相对坚硬的时，紧固到所述第一元件。

14).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述第一元件成形为，当所述元件是相对柔性的时，接纳所述可配合元件，并且当所述第一元件由于所述开关的致动所引起的状态变化而是相对坚硬的时，紧固到所述可配合元件。

15).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述开关包括永磁体。

16).根据1)所述的可释放式闭合件，其中，所述开关包括电磁体。

17).一种可释放式闭合件，其具有预定长度，包括：

a.第一结构，所述第一结构中具有空腔，所述第一结构具有至少和所述预定长度一样长的长度；

b.第二结构，所述第二结构中具有空腔，所述第二结构具有至少和所述预定长度一样长的长度；

c.智能流体，其位于所述第一结构和所述第二结构的相应的空腔中，所述智能流体是能够通过施加电场或磁场而改变其性质的那类流体；

d.第一开关，其位于所述第一结构附近；

e.第二开关，其位于所述第二结构附近；

f.并且其中，所述第一开关的致动使所述第一结构中的所述智能流体磁化，并且所述第二开关的致动使所述第二结构中的所述智能流体磁化，使得所述第一结构和所述第二结构沿着所述预定长度被磁性地吸引到一起。

18).根据17)所述的可释放式闭合件，其中，所述第一结构和所述第二结构是管状的，并且所述智能流体填充其中的所述空腔。

19).根据17)所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是电流变流体、磁流变流体和铁磁流体的组中的任何流体。

20).根据17)所述的可释放式闭合件，其中，所述第一结构接纳所述第二结构的至少一部分，并且所述第一开关的致动还增加所述第一结构中的所述智能流体的粘度，从而使所述第一结构机械地紧固到所述第二结构。

21).一种可释放式闭合件，用于沿着开口长度将第一板紧固到第二板，包括：

a.第一长形构件，其沿所述第一板的一侧延伸；

b.第二长形构件，其沿所述第二板的一侧延伸；

c.第一开关，其能够操作以选择性地磁化所述第一长形构件，由此所述第一长形构件通过磁力沿着所述开口长度被所述第二长形构件吸引。

22).根据21)所述的可释放式闭合件，还包括电源，并且其中所述第一长形构件是导体，并且所述第一开关闭合电路，由此使电流传导通过所述导体，产生磁力，并且所述第二长形构件是受所述磁力吸引的铁磁材料。

23).根据21)所述的可释放式闭合件，其中，所述第一长形构件是导体，并且所述第二长形构件是导体，并且所述可释放式闭合件还包括与所述第二长形构件和电源连通的第二开关，并且其中所述第一开关和所述第二开关闭合电路，由此使电流传导通过所述第一长形构件和所述第二长形构件，产生将所述长形构件吸引到一起的磁力。

24).根据21)所述的可释放式闭合件，其中，所述第一长形构件包括内部空腔，并且所述可释放式闭合件还包括位于所述空腔中的智能流体，并且所述第一开关产生使所述智能流体磁化的磁场，从而产生使所述第一长形构件和所述第二长形构件吸引到一起的磁力。

25).根据24)所述的可释放式闭合件，其中所述第二长形构件包括内部空腔，智能流体位于所述空腔中，并且所述可释放式闭合件还包括第二开关，所述第二开关产生使所述第二长形构件中的智能流体磁化的磁场，这会产生使所述第一长形构件和所述第二长形构件吸引到一起的磁力。

26).一种具有相对的第一边缘和第二边缘的物体，所述第一边缘和所述第二边缘能够通过可释放式闭合件结合起来，

所述可释放式闭合件包括：磁性结构或可磁化结构，所述磁性结构或可磁化结构包括设置在所述第一边缘上并沿所述第一边缘的预定长度延伸的磁性颗粒；

可配合元件，其延伸所述第二边缘的预定长度；并且

其中所述可磁化结构和所述可配合元件被配置成磁性地吸引并结合所述边缘。

27).根据26)所述的物体，其中，所述可配合元件包括包含磁性颗粒的磁性结构或可磁化结构。

28).根据26)所述的物体，其中，所述磁性结构包括封装智能流体的元件。

29).根据26)所述的物体，其中，所述磁性结构和所述可配合元件包括沿相对的边缘间隔开的一组互补的交错元件。

30).根据26)所述的物体，其中，所述磁性结构设置在支撑基底上并间接地附接到所述物体。

31).根据26)所述的物体，其中，所述磁性结构直接形成在所述物体的所述边缘上。

32).根据26)所述的物体，其中，所述物体包括服装、鞋类或装备。

33).一种可释放式闭合件，其用于阻碍进入开口，包括：

a.基底材料，其界定开口；

b.上覆材料，其能够阻碍进入所述开口；和

c.闭合元件，其联接到所述上覆材料，所述闭合元件中具有智能流体，其中当所述智能流体被磁化时，所述闭合元件是相对刚性的，并且进入所述开口被更多地阻碍，并且当所述智能流体未被磁化时，所述闭合元件是相对柔顺的，并且进入所述开口被更少地阻碍。

34).根据33)所述的可释放式闭合件，其中，所述上覆材料是袋，并且所述闭合元件沿着所述袋的开口布置。

35).根据33)所述的可释放式元件，其中，所述上覆材料是袋翼片。

36).根据33)所述的可释放式元件，其中，所述上覆材料是翼片，并且所述可释放式元件还包括联接到所述基底的带条，并且当所述智能流体被磁化时，所述翼片被所述带条束缚。

37).一种制造可释放式闭合件和具有这种闭合件的物体的方法。

38).一种如所示出和描述的发明主题。

在下面详细的描述和图中对这些实施方案和其它的实施方案进行了更详细的描述。

附图说明

下面的附图示出了根据本发明主题的实施方案，除非说明是示出现有技术。

图1A示出了可释放式闭合件的第一代表性实施方案的示意性平面图。图1B示出了图1A中所示的第一代表性实施方案的一部分的放大平面图。图1C示出了其中系统的侧面被紧固的第一实施方案的横截面图。

图2示出了开关组件的第二代表性实施方案的示意性平面图。

图3示出了可释放式闭合件的第二代表性实施方案的示意性平面图。

图4A示出了代表性实施方案的管状元件的示意图，以及图4B示出了管状元件的横截面。

图5A示出了代表性实施方案的中空元件的示意图，以及图5B示出了图5A中所示的中空元件的横截面。

图6A示出了可释放式闭合件的代表性实施方案的一个实施方案的示意性平面图。图6B示出了沿线6-6截取的实施方案的横截面图，以及图6C示出了被紧固的实施方案的侧面。

图7A示出了可释放式闭合件的代表性实施方案的示意性平面图，以及图7B示出了7A的实施方案的细节。

图8A示出了可释放式闭合件的另一代表性实施方案的示意性平面图，其中闭合系统的半部是分离的，以及图8B示出了图8A的实施方案的细节，闭合件的相对的半部是结合的。

图9示出了袋的示意图，该袋附接到基底材料并且具有用于在结构上控制对袋的进入的实施方案。

图10示出了袋翼片的示意图，该袋翼片附接到基底材料并具有用于在结构上控制对袋的进入的实施方案。

图11示出了翼片的示意图，该翼片与附接到基底材料的保持带条接合。

详细描述

在图1A-图8B中示出了根据本发明主题的代表性实施方案，其中相同或大致类似的特征共用相同的参考编号。

本发明主题总体上涉及可释放式闭合件，其具有第一结构，该第一结构封装基于磁性颗粒的磁性组合物，例如智能流体，智能流体是电流变流体、磁流变流体、铁磁流体的组中的流体，或该第一结构由具有分散的磁性颗粒的可印刷组合物形成。第一结构被相对的第二结构磁性地吸引，并且从而可结合到相对的第二结构，并且第一结构和第二结构形成可释放式闭合件。

图1A-图1C示出了作为闭合系统12的一部分的可释放式闭合件10的代表性示例，闭合件10包括分别支撑第一管状元件18和第二管状元件20的左板14和右板16。管状元件18安装到板14的正面，如图1A中所见，并且因此管状元件18以虚线被示出。该系统还包括在相应的管状元件的下端部处示出的第一开关22和第二开关24。元件18、20可以填充有磁性材料或可磁化材料或者由磁性材料或可磁化材料形成。它们可以是沿着待关闭的开口或与另一物体结合的边缘的整个长度延伸的整体式构造(unitary construct)。或者它们可以是一系列管的一部分，该一系列管沿着开口或沿着边缘间隔开并且共同形成使物体结合的闭合件或系统。例如，图1A中所示的单个管可以分解成沿着板14、16的边缘间隔开的多个管。多个管可以通过更细的连接管连接起来，以在该多个管之间传导磁场。元件18，20还可以具有穿过纵向横截面的间隔开的壁，壁产生沿着元件的长度的用于MR流体的一系柱独立的室。独立的室可以具有基于壁厚和/或间隔的任何需要的间隔。闭合系统还可以基于其它几何形式，当磁化相对的壳体或容器中的智能流体时，这些其它几何形式可以交错。

左板14和右板16可以是织物、皮革、聚合物(例如塑料)、或其它材料，或者可以是需要紧固在一起的任何其它可移动部分。示例性地，左板和右板可以是衬衫或夹克的当穿衣时需要被紧固在一起并且被松开以便脱衣的侧面。替代性地，板可以是鞋类的外侧面或内侧面以及鞋舌，或者是睡袋的一部分。根据本发明构思的可释放式闭合件可用于紧固任何合适的可移动件。

管状元件18、20可以是柔性聚合物管或由防水织物或将安全地容纳流体26(流体26在图1C的横截面图中示出，位于管状元件的中心空腔中)的其它材料制成的管。中心空腔不需要延伸管的长度，并且可以仅部分地沿着其长度延伸。

元件18和元件20可以被称为“管状”元件；然而，横截面形状不必是圆形的，并且可以代替地是椭圆形、三角形、直线形或其它合适的形状。非对称形状可以在特定构造中提供优点。非对称形状的示例是泪珠形状或具有波状形状的横截面。

椭圆形横截面元件将意味着元件18和元件20将是较扁平的元件(相对于相同体积的圆形横截面元件)。使它们重叠将增加元件之间的接触面积，从而影响闭合力。元件18、20的宽度和厚度可以变化(允许控制流体26的量)，以控制侧面之间的吸引力的量和吸引力的强度。也可以使用具有不同横截面的元件的组合，例如，元件18可以是具有椭圆形横截面的扁平元件，并且元件20可以是具有圆形横截面的管，或者替代性地，元件18可以具有圆形横截面并且元件20可以具有托住元件18的波状的横截面。

元件18、20可以直接或间接地附接到板14、16或与板14、16成一体。例如，本发明主题设想管18、20可以利用中间结构间接附接到板。例如，管18、20可以设置在带(例如，织物条)上，如用于支撑常规的拉链齿的那种带。具有管18、20的带可以缝合到用于服装或其它物体的开口的边缘。因此，本发明主题设想了一种独立构造，其包括磁性闭合件(例如填充有智能流体的管18、20)和诸如带的支撑基底。还可以设想的是，管状元件可以形成为具有板的整体式结构的一部分。例如，整个板和管可以在3D打印过程中打印或者在模制过程中形成。

虽然管18、20被示出为直的圆柱形管，但是它们可以具有其它构造。例如，如上所指出的，它们可以具有非圆形横截面，并且它们的横截面尺寸和轮廓可以沿其长度变化。它们可以具有提供比圆柱更大的表面积的形状，以便进行公-母接合。例如，相对的侧面可以具有波状的轮廓，一个管上的一个部段的峰与另一个管上的相对部段上的谷互补。在管18和管20不具有不可配合的形状或布置的情况下，闭合件的操作得到改善；例如，如果一个管是直的并且竖直布置，另一个管是波状的并且偏离竖直方向布置，则闭合度可能会减小。因此，管18、20的可配合形状和布置是优选的。

流体26是智能流体，在本文中意指在磁场或电磁场存在的情况下其性质改变的流体。由于所有的电流都会引起磁场并且反之亦然，所以本文中涉及的电磁场是指主要是电场的场，或主要是磁场的场，或电场和磁场的任何组合的场。

智能流体包括铁磁流体，铁磁流体是在磁场存在的情况下被磁化的液体。铁磁流体在不存在外部施加的电磁场的情况下，通常不保持磁化。

智能流体包括磁流变(MR)流体，当经受电磁场时，磁流变(MR)流体大大增加其表观粘度，达到成为粘弹性固体(viscoelastic solid)的程度。铁磁流体与MR流体的主要区别是悬浮颗粒的尺寸。

智能流体还包括电流变(ER)流体，电流变(ER)流体是电绝缘流体中非常细小的非导电颗粒(上至50μm或50μm左右)的悬浮体系。ER流体的表观粘度响应于电磁场而可逆地变化，并且大体上以例如100K的量级变化。典型的ER流体可以以几毫秒的响应时间从相对低粘度的液体变成相对高的粘度的凝胶，并且从相对高的粘度的凝胶变回相对低粘度的液体。

图1B示出了开关24(其也是开关22的代表)的放大图。在该实施方案中，开关24是安装在旋转座28上的永磁体25。可选的保持器，例如保持磁体30，以虚线示出，以表示其安装在板16后面。箭头32示出了开关24从致动位置(在该示意图的左侧)向非致动位置(向右侧)的运动。在非致动位置，保持磁体30保持开关并防止其非有意地移动到致动位置。保持器不必是磁体，而是可以是将开关保持在切断位置的另一个系统。例如，开关和保持器可以构造成相互接合的部分，例如卡扣紧固件。

磁体30或其它保持系统被选择成具有足够的磁强度，以通过闭合系统的预期使用将开关保持在非致动位置。

当开关24移动到致动位置时，如图1B中所示，永磁体25定位成靠近第二管状元件20，并且管状元件中的智能流体26进入永磁体的磁场，从而引起相变，其中智能流体被磁化。如图1B中所示，永磁体25定向成其北极向上并且靠近管状元件，从而在智能流体柱中的最靠近永磁体的点处形成南极。当磁化时，智能流体柱的相对端部将因此成为北极。

在相对的左板14上，开关22具有与开关24相似的结构和部件，但是其永久磁体27布置成其南极向上并且最靠近第一元件18，从而磁化第一元件中的智能流体柱，其中其北极靠近开关22，并且其南极位于相对端部处。

当开关22和开关24定位在其致动位置，最靠近相应的元件18和元件20时，管状元件中的智能流体柱变成磁极，使它们的极相对地布置，即一个元件中智能流体的北极与另一个元件中的智能流体的南极相对，并且智能流体的柱现在被磁性地吸引彼此并且紧固，如图1C中所示，从而将左板和右板14、16联接在一起。

当开关22、24移动远离它们的致动位置时，永磁体25、27的磁场移动远离智能流体的柱并且智能流体失去其磁特性，从而使系统松开并允许板容易地断开联接。

第一管状元件和第二管状元件中的智能流体柱之间的磁吸引力的强度可以由永磁体25、27的强度、管状元件中的智能流体的量和类型、以及管状元件的结构(例如，更薄的壁将允许更大的靠近度，并且因此允许更强的磁联接)来控制。磁吸引力的强度的选择可以取决于闭合系统的应用；例如，与也许打开钱包相比，鞋类可能需要更大的闭合保持强度。

图2示出了一个实施方案，其中开关24a将永磁体25安装在滑块机构34中，使得磁体25可以从左到右滑动以控制智能流体是否被磁性地致动。替代性地，滑块机构可以上下移动磁体。

作为永磁体25、27的替代方案，可以使用电磁体。电池或其它电源可以位于例如相应的板14、16上，以致动电磁体，从而在相应的智能流体柱中引起磁场。当使用电磁体时，不需要使电磁体朝向或远离管状元件物理地移动。而是，电磁体可以固定地附接到管状元件附近的相应的板。电磁场的强度将影响闭合件的保持强度。

应当理解，致动磁体，不管是永磁体还是电磁体，可以定位在管状元件的任一端部处。而且，只要相对的智能流体相对地布置，任一板14、16就可以使智能流体的北极向上或向下。永磁体也可以沿着元件18和元件20的长度定位在中间位置。此外，元件18和元件20可以在任一端部处具有狗腿状弯曲物，并且永久磁体邻近狗腿状弯曲物端部布置，以便防止一个磁性开关可能与另一个磁性开关的磁场相干扰。也可以用磁绝缘材料来控制开关的可能的干扰。

此外，一个实施方案可以采用具有智能流体的一个管状元件并将铁磁材料定位在相对的板上，其中通过使管状元件中的智能流体磁化，管状元件从而变得吸引铁磁材料并紧固到其上。

图3示出了一个实施方案，其中第一板310具有带有突出部318a-318f(未表示所有附图编号)的管状元件314，而第二板312具有带有突出部320a-320f(未示出所有附图编号)的管状元件316。管状元件314和管状元件316与其相应的突出部318a-f和突出部320a-f流体连通，相应的突出部318a-f和突出部320a-f磁性地吸引彼此。智能流体封装在每个管状元件内。开关322、324位于管状元件附近，并且可以从致动位置(开关322被示出为在致动位置)和非致动位置(开关324被示出为在非致动位置)移动。在致动位置中，与开关相关联的永久磁体磁化相应管状元件中的智能流体，并且如上面所描述的，磁体布置成磁化智能流体，使得它们相应的磁极相对，并且管状元件相互磁吸引中并且紧固。将开关移动到非致动位置会使智能流体消磁，并松开系统。该系统的优点在于它使突出部318a-f和突出部320a-f横向于板310和板312的边缘定向，使得当闭合系统被致动时，板更加柔性。这种类型的闭合系统在用于室外运动服时是有利的，因为使用者可以参与需要柔性的各种运动。(如上所指出的，当磁化时，智能流体可以变得更粘稠，从而变硬。)另外，元件314和元件316的横截面可以比突出部318a-f和突出部320a-f更薄，以进一步促进柔性。

图4A和图4B示出了上面所描述的管状元件18、20和管状元件314、316的示例性管状元件410、412的一个实施方案。管状元件或其它壳体元件可以是能够保持液体并且不会使很多液体从壳体流出的任何材料。常见的示例是聚合物管。每个管状元件封装智能流体414、416的柱，如图4B中的横截面图中所表示的。管状元件具有管状壁厚，其将影响管状元件的刚性和智能流体的柱可以进入的靠近度，并因此影响采用这些元件的闭合件的强度，两个磁体的磁吸引力以及因此的闭合保持强度部分地由它们的靠近度决定。管状元件可以位于织物套筒(未示出)中，以便是美观地吸引人的和/或便于附接到板，其中管状元件可以紧固到板。图4A和图4B中的管状元件示出为具有圆形横截面，但是如上面所表示的，其它实施方案可以具有非圆形横截面，包括正方形、椭圆形、星形、三角形等的横截面。

图5A和图5B示出了中空元件510和接纳元件510的中空接纳元件512。图5B将中空元件510示出为被设定尺寸成配合在接纳元件512内的管状结构。

如上所指出的，当将施加的电磁场施加到智能流体时可能受影响的性质是智能流体的粘度的增加，从而使智能流体和包围流体的结构变硬。图5a和图5b的实施方案利用该变硬来产生相应的中空元件的机械紧固。在图5b中，元件可以容易地或松弛地压配合在一起，但是在存在电磁力的情况下，智能流体的变硬导致接纳元件更牢固地夹持较小元件或导致较小元件抵抗将允许其容易地从接纳元件移出的变形。在元件510和元件512都容纳智能流体并且这些流体被相对的磁极磁化的实施方案中，元件通过磁吸引力和机械紧固而联接起来。在仅有一个元件(例如，接纳元件512)容纳智能流体的情况下，元件将仅通过机械紧固被紧固。

图6A-图6C示出了其中中空元件610和中空元件612被示出为具有椭圆形横截面的实施方案，该椭圆形横截面有利于当元件紧固在一起时将元件堆叠起来。中空元件610和中空元件612封装智能流体并且以上面所描述方式被致动和紧固。替代性地，元件610或元件612可以封装智能流体，而另一个元件可以是诸如铁磁材料的可磁化材料。在铁磁材料的所有情况下，这些材料可以是不同厚度和宽度的金属纤维、纱线或印刷薄膜，以及可以是受磁势吸引的材料，一些稀土材料，例如钕。而图6C示出了元件610和元件612之间的一个板，板可以布置成使得元件处于直接的、堆叠式的接触。

如图9和图10中所示，粘度的增加可以由于其结构益处以及其作为闭合机构的用途而被采用。

图9示出了容器的示意图，例如附接到诸如织物或合成织物的基底材料912的袋910的示意图。袋的顶部界定开口916。具有包围智能流体的结构的闭合元件918可以沿着袋的顶部的周界定位。当智能流体未被磁化时，袋开口是柔性的，并且可容易地接近袋的内容物。当诸如磁体920的永磁体移动靠近闭合元件918时，智能流体被磁化，并且元件918变得相对刚性并且通过限制开口的扩展或扩大来限制进入袋(access to thepocket)。

在图10中所示的另一示例中，闭合元件1010可以附接到基底材料1012并且沿着翼片(flap)(例如，覆盖容器例如袋开口1016的容器的袋翼片1014)被规定路线。当闭合元件1010中包围的智能流体未被磁化时，翼片是柔性的，并且可以被弯曲以进入下面的袋开口，但是当智能流体被可移动的永磁体1018磁化时，闭合元件1010变得相对刚性并从而将翼片1014保持在适当位置，禁止进入袋。

闭合元件，诸如元件918和元件1010，也可以塑形为可选择的撑条(stay)。例如，当智能流体被磁化时，撑条可以用于保持包打开，或者使背包的肩带保持向外以便更容易地背上背包。

另一个示例，如图11中所示，可以包括织物舌状部1110。舌状部可移动地与基底1111相关联。舌状部可用于覆盖或填充基底中的开口(未示出)。舌状部具有沿着其长度的固定或集成的闭合元件1112。舌状部可以可选地配合到狭槽中或带条1114下方。闭合元件1112封装智能流体。当智能流体未被磁化时，具有元件1112的舌状部是柔性的并且相对于基底是可容易地移动的。如果使用了可选的狭槽或带条1114，则当未被磁化时，舌状部可以容易地接合到狭槽中或带条1114下方。但是当智能流体被磁体1118磁化时，闭合元件1112变得相对刚性并且阻止舌状部的移动、挠曲或分离。基底1111可以代表鞋类物品的鞋面，舌状部1110可以是鞋面中的开口相关联的鞋舌，如在标准鞋类结构中。

参考示例性元件918、1010和1112描述的，对由于其结构益处而利用粘度变化的描述不旨在将结构益处的这种用途限于这些构造，并且所描述实施方案和其它实施方案可以采用上面描述的具有其它横截面和构造的元件。

图7A示出了其中由电流产生吸引磁场的实施方案。在图7A中，长形导体710连同电源718和开关720被布置在板714和板716上的开口712的侧面上，开关720打开和闭合通过相应的导体、电源和导线722的电路。当开关“打开”，即定位成打开电路时，没有电流通过导体。当开关“闭合”时，电路闭合，并且电流从相应的电源通过导体。导体中的电流引起磁场，如图7B中的详细图示所示，其中电流i引起磁场B，磁场B产生吸引导体710并将板714和板716连接在一起的磁力F。打开开关会使电路打开，并且磁力下降到零。因此，控制开关和导体中的电流产生可释放的闭合。

电源718可以是任何合适的电储存装置，例如电池。在板714和板716是同一物品的多个部分的实施方案中，可以使用单个电源来代替图7A中所示的分离的电源。此外，可以包括电力发生器，例如光伏电池，以产生用于电源的电能。此外，可能需要附加电路元件，例如电阻器、二极管或电位计以为电路提供额外的控制或为了安全。

导体710和导线722可以是附接到板或印刷电路的导线导体，该印刷电路通过诸如丝网印刷、柔版印刷、凹版印刷、胶版印刷、喷墨和3D印刷(以下，这种技术或其产品可以被称为“印刷的”、“被印刷的”或词语“印刷”的其它变体)的工艺施加到板。类似地，电源可以是印刷的电子器件或可用的电池技术。印刷的电子技术还可以提供电阻器和其它电子装置。替代性地，导体、开关、电源和其它电路元件可以是电子纤维材料或电子纺织品。该实施方案还包括在一侧上使用一个电磁体和在相对的闭合侧上使用磁吸引铁磁材料。为了允许更好的织物和闭合件柔性，这些印刷电路可以布置成例如梯子形状或任何非线性图案，只要每个印刷层连接到同一导线(印刷的或基于纤维的)的电流。先前对于围住流体的管状阵列描述了该构思。

除了印刷的导体之外，本发明的主题还涉及被布置为交错元件的印刷永磁体。图8A-图8B示出了一个可能的示例。可以利用由具有磁性颗粒的材料形成的墨、糊剂、涂料、喷雾剂、沉积物(例如，化学气相沉积、等离子体沉积)等来制备在图8A-图8B中被示出为交错的印刷磁体。这样的材料、印刷技术、磁性颗粒组分和相关结构的示例在例如US5682670和US7229746中被已知和公开，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

参考图8A，支撑基底2(其具有印刷磁体段3的预定图案)已经将互补支撑基底4(其具有在其上印刷成预定图案的磁体段5)定位在其上方。支撑基底2可以直接或间接地附接到可闭合开口的边缘。也就是说，支撑基底可以是长形的材料条，其被直接缝合、胶合、熔合等到服装或其它可闭合物体的可结合边缘。或者它可以首先附接到另一结构，例如拉链带，该另一结构然后直接附接到物体上的可结合边缘。

在其它有利的实施方案中，形成与可闭合物体分离的支撑基底是不必要的，从而减少制造步骤并节省材料。代替地，交错的磁性元件直接形成在可闭合物体的可结合边缘上，从而消除对任何单独的支撑基底和带的需要。

在图8A中，支撑基底4上的印刷磁体段5被磁化，使得磁体的北极面向下并且磁体的南极面向上。因此，支撑基底4上的印刷图案与支撑基底2上的印刷图案互补。

图8B示出了支撑基底2和支撑基底4上的磁体的交错。显然，在完成的支撑基底中，例如带或服装边缘中，段3沿着支撑基底的长度与段5交错地交替。

合适的磁性印刷介质包括分散在液体、糊剂和粉末中的磁性颗粒。颗粒的载体可以是有机物质或无机物质，包括例如可熔聚合物、环氧树脂和陶瓷粉末。

如所指出的，在从日常用品到专业工具的许多物件中都可以使用可释放式闭合件。采用本文公开的发明构思的可释放式闭合件可类似地用于广泛的产品中。作为用于睡袋的闭合系统，本文公开的可释放式闭合件可能是优于拉链的，因为它们不会夹住周围的松弛织物。作为用于鞋类的闭合件，本文公开的可释放式闭合件可以比系带更舒适和更容易地操作。作为用于背包开口的闭合件，当浸湿或变脏时，本文公开的可释放式闭合件可以比更可靠和牢固。许多额外的优点对于本领域技术人员是明显的。

作为本说明书的一部分的图不表示特定的比例或相对尺寸。所有数字仅是代表性的，并且不描述实际物品或产品。在下述情况下可以不描绘实施方案的周边方面，即，在与实施方案的描述不紧密相关的情况下，或者这种描述将会模糊对说明书的多个方面的描绘的情况下。

如本文所用的，“和/或”是指“和”或“或”以及“和”和“或”。

本文引用的任何和所有专利和非专利文献的全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

以上关于任何特定示例所描述的原理可以与关于其它示例中的任何一个或更多个所描述的原理结合。因此，本详细描述不应当在限制性意义上来解释，并且遵循本公开的综述，本领域普通技术人员应理解，可以使用本文描述的各种构思设计各种系统。此外，本领域的普通技术人员应理解，在不脱离所公开的原理的情况下，本文公开的示例性实施方案可用于各种构造。

实施方案的先前描述被提供，以使任何本领域的技术人员能够制造或使用所公开的创新。对这些实施方案的各种修改对本领域的技术人员将是明显的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文界定的一般原理可应用于其它实施方案。因此，本发明不旨在限于本文示出的实施方案，而是符合与权利要求的语言一致的整个范围。在权利要求中，对单数形式的要素的涉及，例如通过使用冠词“a”或“an”，并不旨在表示“只有一个”，除非专门这样说明，而是表示“一个或更多个”。

本领域的普通技术人员已知或稍后将已知的在整个本公开中描述的各种实施方式的元件的所有结构的和功能的等同物旨在被本文描述和要求保护的特征所包括。此外，本文公开的所有内容均不旨在奉献给公众，无论这些公开内容是否明确记载在权利要求中。权利要求的要素均不被解释为美国专利法下的“装置加功能”的权利要求，除非该要素被使用短语“用于...的装置”或“用于...的步骤”明确陈述。

发明人保留本文所公开的主题的所有权利，包括对落在权利要求的范围和精神之内的所有内容以及此时未公开的任何其它发明主题主张权利的权利。

Claims (8)

1.一种可释放式闭合件，其用于阻碍进入开口，包括：

a.基底材料，其界定开口；

b.上覆材料，其能够阻碍进入所述开口；和

c.闭合元件，其联接到所述上覆材料，所述闭合元件中具有智能流体，其中当所述智能流体被磁化时，所述闭合元件是相对刚性的，并且进入所述开口被更多地阻碍，并且当所述智能流体未被磁化时，所述闭合元件是相对柔顺的，并且进入所述开口被更少地阻碍。

2.根据权利要求1所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是其粘度在电场存在的情况下发生变化的任何流体。

3.根据权利要求1所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是其粘度在磁场存在的情况下发生变化的任何流体。

4.根据权利要求1所述的可释放式闭合件，其中，所述上覆材料包括翼片，所述翼片覆盖所述开口。

5.根据权利要求4所述的可释放式闭合件，其中，所述闭合元件联接到所述基底材料并且沿着所述翼片被规定路线。

6.根据权利要求1所述的可释放式闭合件，其中，所述智能流体是电流变流体、磁流变流体和铁磁流体的组中的任何流体。

7.一种可释放式闭合件，其用于阻碍进入开口，包括：

a.袋，其附接到基底材料，并且在所述袋的顶部处界定开口；和

b.闭合元件，其包括在其中具有智能流体的结构，所述闭合元件定位在所述袋的所述顶部的周界处，其中当所述智能流体被磁化时，所述闭合元件是相对刚性的，并且进入所述开口被更多地阻碍，并且当所述智能流体未被磁化时，所述闭合元件是相对柔顺的，并且进入所述开口被更少地阻碍。

8.一种可选择的撑条，包括：

a.柔性的基底材料；和

b.闭合元件，其包括在其中具有智能流体的结构，所述闭合元件固定到所述基底材料的一段，其中当所述智能流体被磁化时，所述闭合元件是相对刚性的，并且所述基底材料的所述段是相对刚性的，并且当所述智能流体未被磁化时，所述闭合元件是相对柔顺的，并且所述基底材料的所述段是较低刚性的。