CN111527243A - 具有导电芯和变色涂层的纤维 - Google Patents

Abstract

一种变色单丝包括导电芯和围绕且沿着所述导电芯设置的涂层。所述涂层包括具有变色颜料的聚合物材料层。

Description

具有导电芯和变色涂层的纤维

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月18日提交的美国临时申请号62/573,861、2017年11月3日提交的美国临时申请号62/581,425和2018年5月15日提交的美国临时申请号62/671,966的权益和优先权，所述美国临时申请全部以全文引用的方式并入本文。

背景技术

热致变色颜料响应于热刺激而改变颜色(例如，当它们改变温度时等)。热致变色颜料可以包括液晶，而其他热致变色颜料可以使用被称为隐色染料的有机染料(例如，碳基染料等)。隐色染料(i)在第一温度下是光学透明的或具有特定的颜色，并且(ii)在第二温度下变为可见的或变为不同的颜色。随着温度的升高或降低，这种改变对于观察者来说是显而易见的。隐色染料是有机化学物质，当热能使它们的分子在两个细微不同的结构(被称为隐色(无色)和非隐色(有色)形式)之间来回转变时，它们会改变颜色。随着热致变色液晶变热或变冷，它们可能会在可见光谱上向上或向下转变颜色，而隐色染料可以以各种方式混合，以在宽温度范围内产生不同种类的变色效果。

发明内容

一个实施例涉及一种变色单丝。所述变色单丝包括导电芯和围绕且沿着所述导电芯设置的涂层。所述涂层包括具有变色颜料的聚合物材料层。

另一实施例涉及一种变色复丝。所述变色复丝包括第一纤维和第二纤维。所述第二纤维包括导电芯和围绕且沿着所述导电芯设置的涂层。所述涂层包括具有变色颜料的聚合物材料。

又一实施例涉及一种变色产品。所述变色产品包括织物。所述织物的至少一部分使用(i)变色纤维或(ii)包括所述变色纤维的变色纱线中的至少一种布置。所述变色纤维包括导电芯和围绕且沿着所述导电芯设置的涂层。所述涂层包括具有变色颜料的聚合物材料。

本发明内容仅是说明性的，并且不以任何方式进行限制。结合附图，在本文阐述的详细描述中，本文所述的装置或过程的其他方面、发明特征和优点将变得显而易见，其中相似的附图标记指代相似的元件。

附图说明

图1是根据示例性实施例的变色单丝的横截面视图。

图2是根据另一示例性实施例的变色单丝的横截面视图。

图3是根据另一示例性实施例的变色单丝的横截面视图。

图4是根据另一示例性实施例的变色单丝的横截面视图。

图5是根据另一示例性实施例的变色单丝的横截面视图。

图6是根据另一示例性实施例的变色单丝的横截面视图。

图7是根据另一示例性实施例的变色单丝的横截面视图。

图8是根据示例性实施例的至少部分地由图1至图7的变色单丝中的一根或多根形成的变色复丝的侧视图。

图9是根据示例性实施例的用于生产变色单丝的纤维制造机的立体图。

图10A至图10E是根据示例性实施例的可以由图9的纤维制造机使用以形成变色单丝涂层的各种原材料。

图11是根据示例性实施例的图9的纤维制造机的熔体泵和喷丝头的详细视图。

图12是根据示例性实施例的图9的纤维制造机的淬火组件的详细视图。

图13和图14是根据示例性实施例的图9的纤维制造机的络筒机组件的详细视图。

图15是根据示例性实施例的图9的纤维制造机的复丝喷丝头的详细视图。

图16至图18是根据示例性实施例的织物原型的各种图像。

图19是根据示例性实施例的图16至图18的织物原型的示意图。

图20视觉上描绘了根据示例性实施例的制造电可控的变色最终产品的过程。

图21A至图21D视觉上描绘了根据示例性实施例的将变色纤维电连接到电源的过程。

图22是根据示例性实施例的连接器的立体图。

图23和图24示出根据示例性实施例的处于第一状态和第二状态的第一变色产品。

图25和图26示出根据示例性实施例的处于第一状态和第二状态的第二变色产品。

图27和图28示出根据示例性实施例的具有处于第一状态和第二状态的贴布的第三变色产品。

图29和图30示出根据示例性实施例的具有处于第一状态和第二状态的刺绣部分的第四变色产品。

图31和图32示出根据示例性实施例的具有处于第一状态和第二状态的刺绣部分的第五变色产品。

图33是根据示例性实施例的图23至图32的变色产品的控制系统的示意图。

图34是根据示例性实施例的由输入装置提供的应用的图形用户界面的示意图。

具体实施方式

在转向详细示出某些示例性实施例的附图之前，应理解，本公开不限于说明书中阐述的或在附图中示出的细节或方法。还应理解，本文所使用的术语仅出于描述的目的，并且不应被视为限制性的。

概述

本公开总体上涉及一种织物技术的领域，并且更具体地涉及具有按需(例如，主动、动态、选择性可控等)变色能力的纤维、纱线和织物。根据示例性实施例，任选地形成(例如，结合、捻合、编织等)成复丝(例如，纱线、线等)的变色单丝(例如，长丝、股线、纤维等)被配置成(i)并入(例如，缝合、缝制、刺绣、集成、经由贴布联接等)到现有产品中，或(ii)经布置(例如，针织、梭织等)以形成新产品。变色单丝包括至少一个传导芯(例如，导电芯、导热芯、多芯等)和围绕并沿着至少一个传导芯设置的变色涂层。变色涂层包括一个或多个层(例如，一层、两层、三层、四层等)。一个或多个层中的每一层均具有一个或多个不同的变色部分或区段，所述变色部分或区段具有相应的热致变色颜料。可以选择性地控制提供给传导芯的电流，并由此控制传导芯的温度，以主动和动态地调整变色涂层的颜色。

当前具有外观和变色能力的织物产品是响应于环境刺激(例如，日光、体热等)而被动受控的。作为实例，光致变色染料可以用于在日光下改变颜色的衣服上的印刷品中。作为另一实例，热致变色染料可用于通过体热和/或环境热来被动地改变织物的颜色。有利地，本公开的变色单丝促进按需动态地改变织物或产品的一个或多个视觉特征。

根据各种示例性实施例，变色单丝能够被并入或布置成形成(i)服装，诸如头带、腕带、领带、领结、衬衫、球衣、手套、围巾、夹克、长裤、短裤、连衣裙、半身裙、短衫、鞋类/鞋子、皮带、帽子等；(ii)配件，诸如钱包、背包、行李箱、钱夹、珠宝、发饰等；(iii)家居用品、装饰和固定装置，诸如窗帘、百叶窗、家具和家具配件、桌布、毯子、床单、枕套、地毯、墙纸、艺术品/油漆、汽车内饰等；(iv)户外应用和设备，诸如帐篷、遮阳蓬、雨伞、天篷、标牌等；和/或(v)其他合适的应用。其他应用可以包括伪装(例如，军事伪装、狩猎伪装等)，所述伪装可以动态地(例如，选择性地、自适应地等)改变以适合白天、夜间、季节、沙漠位置、雪地位置、森林位置、城市位置和/或其他环境条件。

变色纤维

根据图1至图7中所示的各种示例性实施例，示出为变色纤维10的变色单丝(例如，长丝、纤维、股线等)包括示出为芯12的传导芯，和且示出为涂层14的变色涂层(例如，护套、覆盖物、壳体等)，所述变色涂层围绕且沿着芯12设置，使得芯12嵌入涂层14内。根据示例性实施例，芯12由导电材料制成。在一个实施例中，芯12由金属或金属合金制成。作为实例，芯12可以由铜、镍、铝、锌、银、金、钛、钨、钼、铬、铂、钯、其组合和/或另一种合适的金属或金属合金制成。在另一实施例中，芯12由非金属导电材料制成。作为实例，芯12可以由重掺杂的半导体、掺杂有导电相的聚合物(例如，导电(共轭)聚合物等)，和/或掺杂有碳相的聚合物(例如，石墨、石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米线等)制成。在一些实施例中，芯12包括由不同于芯12的材料的金属材料制成的导电触点。在这种实施例中，芯12本身可以是导电的或可以是不导电的(例如，塑料芯、能够被梭织的任何柔性芯等)。根据示例性实施例，变色纤维10是柔性的，以允许梭织和针织，并且作为纺织纤维是耐用的，使得所得的最终产品是可洗涤的(即，能够被清洗或洗熨)。

根据示例性实施例，变色纤维10的尺寸(例如，直径等)适合于在工业织机中进行梭织。作为实例，变色纤维10和/或由其形成的复丝纤维(例如，线、纱线等)的横向尺寸(例如，直径、宽度等)可以总体上小于1毫米。在一些实施例中，横向尺寸小于600微米。在一些实施例中，横向尺寸小于40微米。在一些实施例中，横向尺寸的范围为15微米至30微米。芯12的直径的范围可以在1微米与500微米之间。变色纤维10的内部横截面结构可以具有多种变型，例如，具有包覆涂层的单芯、包覆涂层内的多芯、具有同心环涂层的单芯、在方位角方向上具有多区段涂层的单芯，其组合等。另外，虽然变色纤维10在图1至图7中示出为具有圆形横截面形状，但是在其他实施例中，变色纤维10具有不同的横截面形状(例如，正方形、三角形、矩形等)。在这种实施例中，芯12可以具有圆形横截面形状，或者可以具有与涂层14的横截面形状对应的另一种形状。

根据示例性实施例，涂层14包括一个或多个聚合物材料层(例如，聚合物、聚合物复合材料、具有多晶材料的聚合物、Hytrel、环烯烃共聚物、聚丙烯、尼龙、聚酯等)。一个或多个聚合物材料层中的至少一层包括与之结合(例如，混合、复合、浸渍等)的可逆热致变色颜料，使得相应的层响应于其温度改变而改变颜色(热致变色颜料在加热时从第一颜色转变为第二颜色，而在冷却时从第二颜色转变为第一颜色等)和/或(ii)响应于向芯12提供电流而改变颜色。通常，可以使用任何合适的可逆热致变色颜料组合物。例如，热致变色颜料可以包括液晶材料和/或隐色染料。在一个实施例中，涂层14包括单个聚合物材料层。在另一实施例中，涂层14包括多个同心的聚合物材料层。在一些实施例中，多个同心的聚合物材料层中的每一层包括相应的热致变色颜料。在一些实施例中，多个聚合物材料层中的至少一层不包括热致变色颜料，而是至少一种聚合物材料的颜料是基本上固定的并且不改变(由于温度或电流)。可以基于变色纤维10的具体应用来针对其特性适当地选择涂层14的材料。

在操作中，电流(例如，由诸如电池、太阳能板、光电纤维等用于便携式应用的电源提供；由诸如电池、太阳能板、光电纤维、电力网供电、标准墙壁插座等用于固定装置的电源提供；等等)穿过芯12。芯12对电流的电阻导致芯12的温度升高，并且由此加热并激活涂层14的热致变色颜料，以将其颜色从第一颜色转变为第二颜色(例如，当达到温度转变阈值时，从较深颜色转变为较浅颜色，从不透明颜色转变为另一种不透明颜色，从不透明转变为透明，等等)。变色纤维10可以在低电压(例如，12伏或更低等)下操作。作为实例，芯12可以被选择为使从电源汲取的电流为约1安培，这对于5伏DC电力来说意味着芯12应具有约5欧姆的电阻。在一些实施例中，变色纤维10在10或100毫秒内(例如，取决于所施加的功率量等)从第一颜色转变为第二颜色。在一些实施例中，转变可以延长到几秒或甚至几分钟，以减少能量消耗。

变色纤维10可以保持连续地偏向于第二颜色，并且因此保持第二颜色，直到用户决定去除施加的功率以使得能够将涂层14的颜色转变回第一颜色为止。在一些实施例中，去除电流导致涂层14从第二颜色转变回第一颜色。在去除电流之后，涂层14可以保持第二颜色几秒钟或几分钟。从第二颜色回到第一颜色的转变时间可能取决于环境温度(例如，人的体温、周围环境的温度等)和热致变色颜料激活/去激活的温度(例如，温度转变阈值等)。

在一些实施例中，去除电流不会导致涂层14从第二颜色转变回到第一颜色。作为实例，热致变色颜料返回第一颜色的温度可以低于环境温度。在这种情况下，去除电流不会导致颜色从第二颜色转变回第一颜色。实际上，在这种实施例中，涂层14的颜色可以保持固定，直到对变色纤维10施加额外的冷却以将颜色变回第一颜色为止。作为另一实例，涂层14可以包括其光热行为表现出热滞后的相应的热致变色颜料。例如，一旦相应的热致变色颜料达到其温度转变阈值，其颜色就会转变。然而，即使当温度下降到温度转变阈值以下时，涂层14也可以保持新颜色。在这种情况下，可能需要将相应热致变色颜料的温度降低到低于温度转变阈值的温度，以返回其原始颜色(例如，比温度转变阈值低5、10、15等度，等等)。这种不对称的转变能力可以有利地帮助减少在从涂层14的原始第一颜色转变为第二颜色之后维持涂层14的第二颜色所需的电功率。

根据一个示例性实施例，将涂层14的材料与一种或多种热致变色颜料浸渍或以其他方式混合会有利于控制所得的织物或变色纤维10所并入的其他最终产品的光学特性。作为实例，改变颜料浓度可以产生各种动态可控的光学效果，诸如从一种纯色转变为另一种纯色，从纯色转变为半透明的透明效果，从纯色转变为透明或基本上透明等。作为另一实例，涂层14的材料内的颜料的类型和浓度的选择可以被特别地调整为适合每个个别的应用，以便提供期望的原始颜色和转变颜色，优化转变温度，提供期望的转变时间和/或最小化执行和/或维持转变所需的功耗。

在一些实施例中，变色纤维10包括磷光体(例如，在涂层14内、设置在芯12与涂层14之间、在独立的涂层中，等等)。磷光体可以促进为变色纤维10提供选择性可控的“暗中发光”效果。作为实例，如果涂层14从不透明状态转变为透明状态，且磷光体设置在涂层下方，则当处于透明状态时，磷光体可以通过涂层14发光，以提供发光纤维。作为另一实例，如果涂层14包括磷光体，则当向变色纤维10提供电流时，磷光体可以“发光”。

如图1所示，变色纤维10的涂层14包括第一层(例如，单层等)，示出为层20，围绕并沿着芯12设置。层20包括示出为材料22的第一材料。材料22可以包括包含相应的热致变色颜料的相应聚合物或聚合物复合材料。材料22可以在第一温度转变阈值处从第一颜色(例如，相对较深的颜色、紫色、绿色等)转变为第二颜色(例如，相对较浅的颜色、红色、黄色等)。第一温度转变阈值可以取决于(i)相应的聚合物或聚合物复合材料，(ii)相应的热致变色颜料，和/或(iii)相应的热致变色颜料的浓度。第一温度转变阈值可以被设计为处于约0摄氏度与约70摄氏度之间的温度。可以基于包括变色纤维10的最终产品的预期应用来选择温度转变阈值。作为实例，对于意图用于户外冬季应用的服装，温度转变阈值可以是约0摄氏度(例如，在-15摄氏度与15摄氏度之间，等等)。作为另一实例，对于意图用于室内应用的服装，温度转变阈值可以是约27摄氏度(例如，在15摄氏度与30摄氏度之间，等等)。作为又一实例，对于意图用于户外夏季应用的服装，温度转变阈值可以是约38摄氏度(例如，在30摄氏度与45摄氏度之间，等等)。作为再一实例，对于意图用于沙漠环境应用(例如，军事用途等)的服装，温度转变阈值可以为约49摄氏度(例如，在45摄氏度与50摄氏度之间，等等)。在一些实施例中，从第一颜色到第二颜色的转变包括在第一颜色与第二颜色之间的色谱。作为实例，第一颜色可以是紫色，第二颜色可以是白色，并且一种或多种中间颜色可以是蓝色和/或红色。在一些实施例中，第二颜色是无色或透明的，使得芯12的颜色是露出的和可见的。

图2示出了根据另一示例性实施例的变色纤维，其中其涂层被划分为不同的区段(为了便于参考，本文所讨论的各种示例性实施例中的类似部件具有相同的附图标记)。如图2所示，变色纤维10的涂层14包括围绕且沿着芯12设置的层20，所述层具有四个方位角区段，其中第一区段包括材料22，第二区段包括第二材料(示出为材料24)，第三区段包括第三材料(示出为材料26)，并且第四区段包括第四材料(示出为材料28)。在其他实施例中，层20包括少于或多于四个方位角区段(例如，两个、三个、五个、六个等区段)。在一些实施例中，方位角区段的大小相等。在其他实施例中，方位角区段的大小可以不同。材料22、材料24、材料26和/或材料28中的每一个可以包括包含热致变色颜料的聚合物或聚合物复合材料。各个区段的组成可以取决于期望的效果而不同。在一些实施例中，材料22、材料24、材料26和/或材料28的聚合物或聚合物复合材料是相同的，并且其热致变色颜料和/或热致变色颜料的浓度在不同区段之间可能有所不同(根据其他实施例，用于各个区段中的一个或多个的聚合物或聚合物复合材料也可以变化)。材料22、材料24、材料26和/或材料28中的每一个可以分别在第一温度转变阈值、第二温度转变阈值、第三温度转变阈值和第四温度转变阈值处从第一颜色转变为第二颜色。材料22、材料24、材料26和/或材料28的第一颜色可以不同或相同。材料22、材料24、材料26和材料28的第二颜色可以不同或相同。第一温度转变阈值、第二温度转变阈值、第三温度转变阈值和/或第四温度转变阈值可以相同、类似或不同(例如，取决于相应的聚合物或聚合物复合材料和/或相应的热致变色颜料和其浓度等)。

基于观察涂层14的方位角区段的角度，可以不同地看到涂层14的颜色。在一些实施例中，涂层14的方位角区段促进提供闪烁或彩虹色材料的外观。作为实例，如果涂层14具有多个方位角区段，则观察变色纤维10的角度可以改变颜色呈现方式，从而产生闪烁效果。另外，如果涂层14的方位角区段中的一个或多个包括转变为透明状态的颜料，则芯12可以透过，从而导致闪烁或彩虹色效果，这取决于观察变色纤维10的角度。

图3示出了变色纤维的另一实施例。如图3所示，变色纤维10的涂层14具有多个同心层，包括围绕且沿着芯12设置的层20、围绕且沿着层20设置的示出为层30的第二层，以及围绕且沿着层30设置的示出为层40的第三层。在其他实施例中，涂层14包括少于或多于三层(例如，两层、四层等)。层20、层30和/或层40的厚度可以相同或不同。

如图3所示，层20包括材料22，层30包括第二材料，示出为材料32，并且层40包括第三材料，示出为材料42。材料22、材料32和/或材料42中的每一个可以包括包含相应热致变色颜料的相应聚合物或聚合物复合材料。在一些实施例中，材料22、材料32和/或材料42的聚合物或聚合物复合材料是相同的，但是其热致变色颜料和/或热致变色颜料的浓度不同。材料22、材料32和/或材料42中的每一个可以分别在第一温度转变阈值、第二温度转变阈值和第三温度转变阈值处从第一颜色转变为第二颜色。在一些实施例中，层20的材料22不包括热致变色颜料，使得其颜色是基本上固定的。在这种实施例中，层30的材料32和层40的材料42可以从不透明颜色转变为透明，以露出层20的固定颜色。根据示例性实施例，第一温度转变阈值大于第二温度转变阈值和/或第二温度转变阈值大于第三温度转变阈值。因此，(i)层40的材料42可以在第三温度转变阈值处从第一颜色转变为透明，以露出下面的层30的材料32的第二颜色，(ii)层30的材料32可以在第二温度转变阈值处从第二颜色转变为透明，以露出下面的层20的材料22的第三颜色，并且(iii)(a)层20的材料22可以在第一温度转变阈值处从第三颜色转变为透明，以露出芯12，(b)层20的材料22可以在第一温度转变阈值处从第三颜色转变为第四颜色(例如，非透明颜色等)，或者(c)材料22的颜色是基本上固定的。

图4示出了变色纤维的另一实施例。如图4所示，变色纤维10的涂层14是图2和图3所示的实施例的组合。具体地，涂层14包括围绕且沿着芯12设置的层20和围绕且沿着层20设置的层30，其中层20具有四个方位角区段，包括材料22、材料24、材料26和材料28。图4的层20可以与图2的层20类似或类似地起作用，并且图4的层30可以与图3的层30类似或类似地起作用。

图5示出了变色纤维的另一实施例。如图5所示，变色纤维10的涂层14包括围绕且沿着芯12设置的层20和围绕且沿着层20设置的层30。层20和层30两者都包括不同材料的多个方位角区段(例如，具有不同热致变色颜料的类似聚合物材料等)，包括(i)围绕层20不同地定位的材料22、材料24、材料26和材料28和(ii)围绕层30不同地定位的材料32和材料34。可以在层20和/或层30内使用其他材料组合或其他数量的方位角区段(例如，单一材料、更多材料、更少方位角区段、更多方位角区段等)。如图5所示，层20和层30仅部分地围绕芯12延伸(例如，45度、90度、115度、145度、180度、215度、245度、270度、300度、315度、330度等)，从而留有间隙。间隙填充有较厚的层，示出为层50，所述层延伸层20和层30的厚度。在一些实施例中，变色纤维10包括三个或更多个同心层，使得层50可以延伸三个或更多个同心层的厚度。

图6和图7示出了变色纤维的附加的示例性实施例。如图6和图7所示，变色纤维10包括多个芯12(例如，多芯等)。如图6所示，变色纤维10包括设置在层20的材料22内的九个单独的芯12。在其他实施例中，变色纤维10包括不同数量的芯12(例如，两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、十个等芯12)。如图7所示，变色纤维10包括三个单独的芯12，其中每个芯12被设置在不同的材料中，即分别设置在层20的材料22、材料24和材料26内。材料22、材料24和材料26被布置为形成变色纤维10的具有多区段饼形结构的层20。在一些实施例中，材料22、材料24和/或材料26的聚合物或聚合物复合材料是相同的，但是其热致变色颜料和/或热致变色颜料的浓度不同。在其他实施例中，变色纤维10包括不同数量的芯12(例如，两个、四个、五个等)，并且层20包括对应数量的材料，使得每个芯12被嵌入层20的相应材料内。因此，每个芯12可以被个别地提供电流以影响与其相关联的材料的视觉特征。在一些实施例中，图6和图7的变色纤维10包括围绕层20设置的附加层(例如，层30、层40等)。

在一些实施例中，变色纤维10作为单丝用于形成的织物(例如，在梭织或针织过程等中)和/或作为单丝并入现有产品或织物中(例如，缝制到现有织物、刺绣等中)。在一些实施例中，如图8所示，变色纤维10形成或并入复丝纤维(例如，纱线、线等)中，示出为变色纱线100。变色纱线100可以通过捻合、编织或以其他方式连接两根或更多根纤维(示出为纤维110)而形成。在一些实施例中，变色纱线100的纤维110包括图1至图7的一种类型的变色纤维10。在其他实施例中，变色纱线100的纤维110包括图1至图7的两种或更多种类型的变色纤维10的组合。在另外的实施例中，变色纱线100的纤维110包括图1至图7的变色纤维10中的至少一种和至少一种不变色纤维。不变色纤维可以是(i)天然纤维，包括植物基纤维(例如，棉、亚麻等)和/或动物基纤维(例如，羊毛、丝绸等)，和/或(ii)合成纤维(例如，人造丝、醋酸纤维、尼龙、丙烯酸纤维、聚酯纤维等)。

在一些实施例中，不变色纤维是光电纤维。光电纤维可以用于从光能产生电能以(i)为电源充电或供电和/或(ii)直接向变色纱线100内的变色纤维10提供电流，以促进在所述变色纤维的可能的颜色之间转变。在一些实施例中，变色纤维10和/或变色纱线100包括玻璃芯或另一类型的透明芯。在一些实施例中，变色纤维10包括传感器，不变色纤维包括传感器，和/或传感器以其他方式嵌入变色纱线100内(例如，用于测量温度、力、压力、加速度、湿度等的传感器)。作为实例，传感器可以是或包括感测(例如，在变色纱线100被梭织到的织物上等的)按压力或压力的压电传感器。压电传感器可以将电信号发送到控制器，并且控制器可以响应于按压而采取适当的动作(例如，向变色纤维10提供电流来激活热致变色颜料，以转变颜色等)。

变色纤维的制造

根据图9至图15所示的示例性实施例，示出为纤维制造机200的机器被配置成制造变色纤维10。如图9中所示，纤维制造机200包括分别经由导管(示出为第一进料管214和第二进料管216)联接到一对驱动器(示出为第一螺杆挤出机220和第二螺杆挤出机222)的一对料斗(示出为第一料斗210和第二料斗212)。

根据示例性实施例，第一料斗210被配置成接纳涂层14的第一原材料，并且第二料斗212被配置成接纳涂层14的第二原材料。作为实例，第一原材料可以是聚合物材料，诸如热塑性塑料、热塑性弹性体、多晶聚合物和/或足够软化以横穿纤维纺丝系统然后在冷却时固化的任何其他合适的材料。第二原材料可以是(i)热致变色颜料的浓缩物，(ii)具有添加的填料或添加剂的热致变色颜料的浓缩物，和/或(iii)聚合物主体中的热致变色颜料和/或添加剂的浓缩物。热致变色颜料的浓缩物可以是粉末、任何形状的粒料、浆料、油墨和/或其他液体的形式。在其他实施例中，第一漏斗210和第二漏斗220接纳相同的材料(例如，热致变色颜料和聚合物的混合物；参见例如图10A至图10E；等)。在其他实施例中，纤维制造机200包括不同数量的料斗(例如，三个、四个、八个等)，每个料斗接纳不同的材料和/或促进增加能够被装载到纤维制造机200中的材料的容量。

根据图9所示的示例性实施例，第一螺杆挤出机220被配置成通过第一进料管214接纳第一原材料，并且第二螺杆挤出机222被配置成通过第二进料管216从第二料斗212接纳第二原材料。在其他实施例中，纤维制造机200不包括第二料斗212、第二进料管216或第二螺杆挤出机222，但实际上纤维制造机200被配置成接纳第一原材料和第二原材料的预混合的混合物或化合物。因此，(i)可以将颜料的浓缩物与(例如热塑性塑料、热塑性弹性体、多晶聚合物等的)原始聚合物粒料均匀地预混合，并进料到第一螺杆挤出机220中，(ii)可以将颜料的浓缩物与原始聚合物粒料预混合并进料到第一螺杆挤出机220中，和/或(iii)原始聚合物和颜料的浓缩物可以保持分开并单独地进料到第一螺杆挤出机220和第二螺杆挤出机222中，以通过喷丝头以预定的比例组合，从而产生变色纤维10的期望的颜色改变。

如图10A至图10E所示，示例原材料202包括(a)呈粉末形式的热致变色颜料的浓缩物，(b)与主体原始聚合物混合的呈粉末形式的热致变色颜料的浓缩物，(c)分散在具有添加剂和填料的主体树脂中的呈粒料形式的热致变色颜料的浓缩物，(d)与原始聚合物粒料混合的来自(c)的粒料，以及(e)与可以单独地引入纤维制造机200中的原始聚合物粒料一起的来自(c)的粒料。

如图9至图11所示，纤维制造机200包括泵，示出为熔体泵230，所述泵联接到第一螺杆挤出机220和第二螺杆挤出机222。根据示例性实施例，第一螺杆挤出机220和第二螺杆挤出机222包括分别软化或熔融被第一螺杆挤出机220和第二螺杆挤出机222送入熔体泵230中的第一原材料和/或第二原材料的加热元件。根据示例性实施例，第一螺杆挤出机220和第二螺杆挤出机222内的第一原材料和第二原材料(例如原材料202等)的加工温度低于热致变色颜料的降解温度，以避免破坏热致变色颜料。

如图9至图11所示，纤维制造机200包括联接到熔体泵230的纤维涂布机，示出为喷丝头240。根据示例性实施例，熔体泵230被配置成调节计量加入喷丝头240中的软化和/或熔化的材料的体积。如图11所示，喷丝头包括示出为外壳242的主体和从外壳242延伸的喷嘴，示出为中空针244。如图9所示，纤维制造机200包括放线附件，示出为绕线盘204，围绕所述放线附件卷绕有一段预制线，示出为线206。

如图11所示，纤维制造机200包括第一滑轮，示出为滑轮246，所述第一滑轮被定位成从绕线盘204接纳线206并将线206引导到空心针244并进入喷丝头240的外壳242中。喷丝头240被配置成用由熔体泵230提供的材料涂覆线206，所述材料塌陷到线206上以形成变色纤维10，其中线206用作芯12且材料用作涂层14。通过操纵由熔体泵230提供给喷丝头240的材料的量和/或线206穿过喷丝头240的速度来以期望的直径将变色纤维10从外壳242中拉出或挤出。

然后可以将新形成的变色纤维10淬火以固化并防止围绕线206的涂层14变形。如图9、图11和图12所示，纤维制造机200包括淬火组件，示出为水淬火装置250。如图12所示，水淬火装置包括流体容器，示出为桶252，所述流体容器容纳一定体积的流体，诸如水(或其他合适的流体)。水淬火装置250还包括定位在桶252的底部处、浸没在流体中并且靠近桶252的第一端的第二滑轮，示出为滑轮254，以及在桶252的相对的第二端处沿着桶252的顶边缘定位的第三滑轮，示出为滑轮256。滑轮254被定位成从喷丝头240接纳变色纤维10，并且通过桶252中的流体将变色纤维10引导到滑轮256。在其他实施例中，变色纤维10的涂层14经由气刀淬火或在周围空气环境中的淬火来进行淬火。

如图9和图13所示，纤维制造机200包括卷绕组件，示出为络筒机260。络筒机260包括：电机，示出为驱动电机262；第四滑轮，示出为导丝辊264，其联接到驱动电机262并由其驱动；横向组件，示出为横梁266；以及卷绕辊，示出为纤维卷轴280。横梁266包括导向件，示出为轨道268；滑动件，示出为滑动件270，其可滑动地联接到轨道268；以及第五滑轮，示出为滑轮272，其联接到滑动件270。导丝辊264从水淬火装置250的滑轮256接纳变色纤维10，并将变色纤维10提供给横梁266的滑轮272。然后，滑轮272将变色纤维10引导到纤维卷轴280。根据示例性实施例，滑动件270被配置成当变色纤维10积聚在纤维卷轴280上时沿着轨道268来回平移，以将变色纤维10均匀地分布到纤维卷轴280上。纤维卷轴280可以由对应的电机驱动(例如，以基于导丝辊264的速度的速度等)。

如图9所示，纤维制造机200包括控制系统，示出为控制器290。控制器290可以被实施为通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、包含一个或多个处理部件的电路、用于支持微处理器的电路系统、一组处理部件或其他合适的电子处理部件。根据示例性实施例，控制器290包括具有处理器和存储器的处理电路。处理电路可以包括ASIC、一个或多个FPGA、DSP、包含一个或多个处理部件的电路、用于支持微处理器的电路系统、一组处理部件或其他合适的电子处理部件。在一些实施例中，处理器被配置成执行存储在存储器中的计算机代码，以促进本文所述的活动。存储器可以是能够存储与本文描述的活动有关的数据或计算机代码的任何易失性或非易失性计算机可读存储介质。根据示例性实施例，存储器包括被配置用于由处理器执行的计算机代码模块(例如，可执行代码、目标代码、源代码、脚本代码、机器代码等)。

根据示例性实施例，控制器290被配置成控制第一螺杆挤出机220、第二螺杆挤出机222、熔体泵230、喷丝头240、驱动电机262和/或横梁266的操作。作为实例，控制器290可以控制穿过纤维制造机200的线206的速度(例如，通过控制驱动电机262的速度等)、设置在线206上的涂层14的厚度(例如，通过控制由熔体泵230提供的熔融涂层的流量、驱动电机262的速度等)、第一螺杆挤出机220和第二螺杆挤出机222中的加热元件的温度，和/或第一螺杆挤出机220和第二螺杆挤出机222的驱动速度。

应理解，关于图9至图15的纤维制造机200描述仅仅是可以用于制造变色纤维10的机器的一种可能的实施方式，而不应被认为是限制性的。在其他实施方式中，纤维制造机200可以包括不同的部件或部件的变型、附加部件、更少部件等。作为实例，纤维制造机200可以包括更多的料斗(例如，三个、四个、五个等料斗)。作为另一实例，纤维涂布机、淬火组件和/或络筒机可以不同于本文公开的喷丝头240、水淬火装置250和/或络筒机260或可以是其变型。

通过调整纤维制造机200使其包括具有相同数量的络筒机260的多个喷丝头240，有可能提高产量。可以通过使用分布板来生产更复杂的单丝结构(例如，图2、图4和图5等中描述的结构)。分布板可以直接放置在喷丝头240的下方和/或内部，并通过精心设计的内部通道，将来自不同螺杆挤出机的原材料结合在一起，以产生期望的结构。作为实例，分布板可以以在芯12上产生期望的横截面图案的方式引导软化的聚合物。这些结构可以使得能够制造变色纤维10，所述变色纤维具有多种不同的热致变色颜料，且在横截面结构内被分成多个区段。具有多层涂层(例如，图3至图5的涂层14等)的变色纤维10可以通过使变色纤维10穿过纤维制造机200或穿过不同的纤维制造机200一次或多次以将附加的层添加到涂层14来生产。可以采用熔融纺丝工艺来生产具有高度复杂的多组分横截面的纤维，诸如图7所示的在两种或更多种颜色之间交替的多区段饼形纤维，这可以实现通过简单地将热致变色颜料混入聚合物中或将不同的线编织成纱线而无法实现的光学效果。

在一些实施例中，使用类似于像素生成印刷机的工艺来生成涂层14的横截面图案。在这类实施例中，可以生成为图像的横截面。这种工艺可以适合于军事和/或其他应用。

根据另一示例实施例，第二制造程序涉及连续注入传导芯材料，而不是使用诸如线206的预制线。第二制造程序包括使用原材料。除了用于形成芯12的一种或多种原材料(即，不使用预先存在的线)外，用于涂层14的原材料包括上述那些原材料。形成芯12的原材料可以包括(i)低熔融温度金属，诸如锡、铟等，(ii)低熔融温度金属合金，(iii)半导体材料，(iv)导电聚合物，或(v)其的组合。在一些实施例中，用于芯12的原材料的熔融温度小于用于涂层14的原材料的熔融温度。

第二制造程序可以如下进行：(i)将用于涂层14的原材料进料到料斗(例如，第一料斗210等)中，(ii)将用于芯12的原材料装载到输送系统(例如，类似于第二料斗212和第二螺杆挤出机222等)中，(iii)将用于芯12和涂层14的原材料熔融并输送到专用的喷丝头(例如，双组分熔融挤出组合件等)，其中将芯12和涂层14共挤出为芯/包覆单丝构架，并且(iv)将变色纤维10淬火并卷绕。

根据一个示例性实施例，本文公开的纤维制造过程提供了关于每个个别纤维的材料选择、结构、大小以及均匀形状的灵活性。对这些自由度进行控制促进优化由个别纤维形成的织物上的热传递和热分布。例如，具有不同热导率的材料可能以不同的速率加热和冷却。选择保持热量(即，允许较少的电能以保持颜色改变)或散发热量(即，允许更快地进行颜色改变/返回)的材料的自由度促进根据应用定制材料。另外，控制变色纤维10的大小和芯12的直径与涂层14的直径的比率促进优化每单位电能的最大材料体积改变。此外，控制芯12(通常是较重的金属组分)的直径促进控制所得织物的重量(即，“重量”程度)。因此，这种控制促进基于不同的应用需求来定制纤维。

变色纱线100的制造可以以许多方式进行。在一个实施例中，将纤维卷轴280上的变色纤维10与(i)来自其他纤维卷轴280的一根或多根其他变色纤维10和/或(ii)来自其他卷轴的一根或多根不变色纤维结合(例如，捻合、编织等)。在另一实施例中，并行设置多个纤维制造机200(例如，各自包括料斗、螺杆挤出机、熔体泵、喷丝头等)。来自每个纤维制造机200的所得变色纤维10可以进料到由多根变色纤维10形成变色纱线100的结合机(例如，编织机等)中。然后可以卷绕变色纱线100。在又一实施例中，如图15所示，喷丝头240(例如，多丝喷丝头等)被配置成接纳多根线206，并促进用涂层14涂覆多根线206中的每一根，使得多个变色纤维10同时离开喷丝头240。可以使用相应的络筒机260将多根变色纤维10个别地卷绕，或者可以将多根变色纤维10进料到从多根变色纤维10形成变色纱100的结合机(例如，编织机等)中。

变色织物

原型织物和测试

申请人已通过其研究和开发生产了各种变色织物原型。第一代织物原型包括来自环烯烃共聚物的纤维，所述纤维在梭织期间在张力下冷拔，从而导致织物弯曲。

第二代织物原型包括具有包括一种Hytrel的热塑性弹性体涂层的纤维，所述纤维在梭织过程期间不会在张力下经历冷拔。使用熔融纺丝机(例如，纤维制造机200等)来制造纤维，以围绕37AWG铜线挤出注入有热致变色颜料的聚合物。所得的单丝(例如，变色纤维10等)的外径约为大约450微米。如图16至图19所示，示出为变色织物300的织物由单丝与棉-尼龙混纺物沿经纱方向织成。如图16所示，变色织物300的有效区域具有深色(例如，蓝色等)，所述区域包括变色纤维。变色织物300的尺寸为53英寸×22英寸，并且包含变色纤维的深色条纹为大约4英寸宽。为了电连接纤维的芯，申请人选择性地从纤维的端部溶解了大约一英寸的涂层，从而使芯的端部露出。然后将芯的端部分组为簇或单独的区段，并且焊接在一起(例如，12至13个芯的组等)。

如图17至图19所示，将包括变色纤维的变色织物300的4英寸宽的部分电分离为五个区段，分别示出为第一区段、第二区段、第三区段、第四区段和第五区段。如图19所示，五个区段中的每个区段均电耦合到相应的开关装置，分别示出为第一继电器330、第二继电器332、第三继电器334、第四继电器336和第五继电器338。第一继电器330、第二继电器332、第三继电器334、第四继电器336和第五继电器338被配置成促进选择性地将第一区段、第二区段、第三区段、第四区段和第五区段分别电耦合到控制系统(在此原型中为Arduino控制器)，示出为控制器310，和电源，示出为电源320。控制器310被配置成选择性地接合和脱离第一继电器330、第二继电器332、第三继电器334、第四继电器336和第五继电器338，以选择性地将电流从电源320分别提供到第一区段、第二区段、第三区段、第四区段和第五区段。

如图17所示，控制器310选择性地接合第二继电器332和第四继电器336，以使得第二区段和第四区段从较深的颜色(蓝色)转变为较浅的颜色(白色/无色)，而使第一继电器330、第三继电器334和第五继电器338脱离，使得第一区段、第三区段和第五区段保持较深的颜色。如图18所示，控制器310然后(i)选择性地接合第一继电器330、第三继电器334和第五继电器338，使得第一区段、第三区段和第五区段从较深的颜色转变为较浅的颜色，并且(ii)选择性地使第二继电器332和第四继电器336脱离，使得第二区段和第四区段从较浅的颜色转变回较深的颜色。

第三代织物原型是由具有更大的有效区域的新型变色纤维卷轴制成。相对于第二原型，热致变色颜料的浓度从4质量％的热致变色颜料(96质量％的原始Hytrel)增加到6质量％的热致变色颜料(94质量％的原始Hytrel)增加大约50％并且将聚合物材料切换成其他种类的Hytrel(从Hytrel 3038切换成Hytrel 5526)。第二原型的纤维具有粘性表面，这可能是由于所选Hytrel的种类的柔软性造成的。粘性使梭织过程困难且缓慢。新种类的Hytrel在涂覆线芯后不会产生粘性表面，并且梭织速度可以达到每分钟150个纬纱。另外，将不同的热致变色颜料浓缩物与Hytrel聚合物混合，这使变色纤维从绿色转变为黄色，而不是从蓝色转变为无色。

由于纤维的芯中具有铜线，因此当区段被激活时，第二原型中可以看到红色调。铜上的搪瓷涂层具有红色色调，并且当蓝色颜料转变为无色时，纤维变为半透明，从而露出内部的线。在第三原型中，绿色到黄色的颜料从未转变为无色，使得铜线芯不可见。第三织物原型中的有效区域的宽度为16英寸，并且有效区域的长度为66英寸。在第三原型中，相对于第二原型，有效的变色区域增加了大约6.7倍。在第三原型中，申请人沿着织物的宽度将芯分组为十六个独立可控的区段。通过各种原型和测试，申请人已经确定了各种方法来制造变色纤维10和变色纱线100，然后将变色纤维10和变色纱线100布置(例如，梭织、针织等)或并入(例如，刺绣、缝合等)成具有可以选择性地、自适应地和/或动态地受控的视觉特征(例如，颜色、图案等)的织物和/或最终产品。

织物制造工艺

参考图20，视觉上描绘了根据示例性实施例的制造电可控的变色最终产品的过程。如图20所示，纤维制造机200接纳原材料(例如，用于涂层14的原材料202、用于芯12的线206、用于芯12的原材料等)并由所述原材料生产变色纤维10。然后变色纤维10可以：(i)与其他纤维(例如，相同的变色纤维10、不同的变色纤维10、不变色纤维等)结合以制造变色纱线100，所述变色纱线然后与不变色纤维或纱线(例如，棉-尼龙混纺物等)梭织以形成变色织物300(例如，不变色纤维或纱线沿着织物的第一方向梭织，并且变色纱线100沿着第二方向梭织等)，(ii)直接与不变色纤维或纱线梭织以形成变色织物300(例如，不变色纤维或纱线沿着织物的第一方向梭织，并且变色纤维10沿着第二方向梭织等)，(iii)与其他纤维结合，以制造变色纱线100，然后所述变色纱线可以进行针织以形成变色织物300(或直接形成变色产品400)，或(iv)进行针织，以形成变色织物300(或直接形成变色产品400)。变色织物300的变色纤维10可以以期望的方式电连接，然后变色织物300可以被操纵(例如，切割、成形、接合到其他织物等)以形成最终产品，示出为变色产品400(例如，此处示出为窗帘等)，所述最终产品能够将其视觉特征从示出为状态410的第一状态转变为示出为状态420的第二状态。

可以使用各种梭织和/或针织技术来将变色纤维10和/或变色纱线100布置成变色织物300和/或变色产品400。作为实例，梭织和/或针织技术可以包括斜纹/人字纹梭织、缎纹梭织、织机梭织、席纹梭织、平纹梭织、提花梭织、牛津梭织、罗纹梭织、横纵针织、经纬针织和/或其他合适的梭织和/或针织技术。

电连接

将相应的变色织物300或相应的变色产品400的变色纤维10中的每一根连接到电源(例如，电源320、电源520等)和/或控制电路系统(例如，控制器310、控制器510等)的范围可以从相对简单的过程到相对复杂的过程，这取决于相应的变色织物300和/或相应的变色产品400的期望性能或变色能力。

作为实例，如果期望包括变色纤维10的变色织物300或变色产品400的整个区域具有均匀的颜色改变，则与变色纤维10和/或变色纱线100的电连接可以简化为两位置连接器。更具体地说，对于单个均匀的变色应用，申请人设计了一种程序，其中：(i)从变色织物300的每一端部上的芯12上剥去涂层14(例如，通过选择性溶解等)，(ii)将沿着变色织物300的每一侧的露出的芯12整体地联接在一起(例如，通过焊接，通过超声焊接等)，并且(iii)将变色织物300的连接端部中的每一个电连接到相应的电节点，所述电节点然后电耦合到电源，从而形成闭环。

而更复杂的变色图案或变色控制方案可能需要个别地连接或处理变色纤维10和/或变色纱线100或将它们分组在一起。如图21A所示，变色织物300的边缘302可以具有从边缘延伸的变色纤维10和/或变色纱线100的松散端部。如图21B所示，可以从变色纤维10和/或变色纱线100的端部选择性地去除涂层14，以露出其芯12。从变色纤维10和/或变色纱线100的松散端部去除涂层14可以使用化学去除工艺(例如，将涂层14溶解在溶液中等)、机械去除工艺(例如，从端部机械地剥去涂层14等)和/或又一合适的去除工艺来进行。如图21C和图21D所示，所选芯12的端部可以被分组并连接在一起。作为实例，成组的端部可以焊接在一起。作为另一实例，可以使用超声焊接工艺来接合端部。例如，超声焊接系统可以沿着边缘302的预选距离(例如，0.1英寸、0.25英寸、0.5英寸、1英寸、1.5英寸、2英寸、4英寸、6英寸、1英尺等)连接第一多个芯12，将变色织物300移动或索引所述预选距离(例如，经由传送带等)，沿着边缘302的预选距离连接第二多个芯12，等等。如图21D所示，然后成组的端部(示出为组304)可以各自经由连接器(示出为电连接器340)连接到电源和/或控制系统。

对于用于在22AWG(即，0.644毫米)与36AWG(即，0.127毫米)之间的芯12的较大直径的变色纤维10和/或变色纱线100(例如，可用于静止固定装置中)，可以使用绝缘位移连接器(IDC)固定装置(例如，带状电缆连接器等)(在图22中示出为IDC 350)来连接多根变色纤维10和/或变色纱线100，而无需从芯12的端部剥去涂层14。根据示例性实施例，IDC 350促进将变色纤维10和/或变色纱线100联接到外部电路(例如，电源、控制器等)。应注意以正确的顺序将个别变色纤维10和/或变色纱线100连接到IDC 350，以使变色纤维10和/或变色纱线100中的每一根在变色织物300的顶部和底部两者上均具有已知连接器位置。如果维持正确的顺序，则变色织物300或其他应用(例如，变色产品400等)中的变色纤维10和/或变色纱线100中的每一根可以被个别地激活。

将纤维个别地连接到插头的另一种策略是使用化学工艺(例如，使用氯仿等)同时去除纤维端部的绝缘层，然后使用焊料炉同时对线的端部镀锡。接下来，可以将个别准备的纤维端部焊接到连接器或直接焊接到印刷电路板。使用这种方法时，必须注意确保纤维按顺序连接。在将个别纤维焊接到连接器或印刷电路板之前，可以设计一种固定装置来以正确的顺序固定个别纤维。

另一个考虑因素是跨变色织物300的电连接的性质：是否将变色纤维10和/或变色纱线100以串联图案、平行图案或两者的组合连接在一起。可以选择具有不同电导率的金属和线来调整这三种配置中任何一种的电阻。

应用

根据示例性实施例，变色纤维10、变色纱线100和/或变色织物300能够并入现有产品中(例如，使用刺绣，作为贴布等)和/或布置成形成具有变色能力的新产品(例如，使用梭织、针织等)，即变色产品400。在图23至图32中示出变色产品400的各种实例。应理解，图23至图32所示的变色产品400是变色纤维10、变色纱线100和/或变色织物300的可能实施方式的实例，并且不应被视为此类实施方式的排他性或穷举性表示。具体地说，变色纤维10、变色纱线100和/或变色织物300的用途广泛，并且可用于产品中，诸如服装(例如，头带、腕带、领带、领结、衬衫、球衣、手套、围巾、夹克、长裤、短裤、连衣裙、半身裙、短衫、鞋类/鞋子、皮带、帽子等)、配件(例如，钱包、背包、行李箱、钱夹、珠宝、发饰等)、固定装置、家居用品和装饰(例如桌布、毯子、床单、枕套、窗帘、百叶窗、地毯、墙纸、墙面艺术品/油漆、家具和家具配件、汽车内饰等)、户外应用和设备(例如，帐篷、遮阳篷、雨伞、天篷、标牌等)、伪装和/或其他合适的应用。

如图23和图24所示，变色产品400被配置为第一产品，示出为连衣裙430。如图23所示，连衣裙430处于第一状态(例如，第一颜色等)，示出为第一颜色状态432。如图24所示，连衣裙430转变为第二状态(例如，第二颜色等)，示出为第二颜色状态434。根据示例性实施例，连衣裙430完全由变色纤维10和/或变色纱线100布置，使得整个连衣裙430能够在第一颜色状态432与第二颜色状态434之间转变。在其他实施例中，连衣裙430的仅一部分被配置成在第一颜色状态432与第二颜色状态434之间转变(例如，连衣裙430的至少一部分包括非变色纤维或纱线等)。

如图25和图26所示，变色产品400被配置为第二产品，示出为衬衫440。如图25所示，衬衫440处于第一状态，示出为第一图案状态442，其中衬衫440缺少图案或全都具有相同的颜色(例如，纯色等)。如图26所示，衬衫440转变为第二状态，示出为第二图案状态444，其中衬衫440的各个部分或区段转变为不同于衬衫440其余部分的第二种颜色。根据图26所示的实施例，第二图案状态444包括在整个衬衫440上产生的多个竖直条纹446。根据示例性实施例，衬衫440的转变以选择性地产生竖直条纹446的部分包括变色纤维10和/或变色纱线100。在其他实施例中，衬衫440内的变色纤维10和/或变色纱线100被布置成使得第二图案状态444另外地或替代地提供水平条纹图案、方格图案、对角条纹图案、圆点图案和/或其他合适的图案。在一些实施例中，衬衫440能够在多个不同的图案之间选择性地转变。

如图27和图28所示，变色产品400被配置为第三产品，示出为球衣450。球衣450包括联接到(例如，缝合、粘接、缝制等)到其上的第一贴布(示出为姓名贴布452)和第二贴布(示出为号码贴布454)。根据示例性实施例，姓名贴布452和号码贴布454包括集成在其中或刺绣到其上的变色纤维10和/或变色纱线100。根据示例性实施例，姓名贴布452和号码贴布454可以与先前存在的球衣(或其他预先存在的产品)的织物或其他材料联接，使得姓名贴布452和号码贴布454可因此提供“翻新”解决方案以生产变色产品400。在一些实施例中，球衣450不包括姓名贴布452或号码贴布454中的一个。在其他实施例中，姓名贴布452和/或号码贴布454被另一类型的贴布(例如，标志贴布、赞助商贴布、队名贴布等)替换。如图27所示，球衣450的姓名贴布452和号码贴布454处于第一状态，示出为第一球员状态456，其中其变色纤维10和/或变色纱线100被选择性激活来以与姓名贴布452和号码贴布454的其余部分不同的颜色显示与第一球员相关联的第一姓名和第一号码。如图28所示，球衣450的姓名贴布452和号码贴布454转变为第二状态，示出为第二球员状态458，其中其变色纤维10和/或其变色纱线100被选择性激活来以与姓名贴布452和号码贴布454的其余部分不同的颜色显示与第二球员相关联的第二姓名和第二号码。应理解，姓名和号码仅用作实例，并且不应解释为限制性的。包括变色纤维10和/或变色纱线100的贴布可以被配置(例如，设计、布置等)成促进在贴布上提供几乎任何类型的图案、设计、文字、数字等。在替代实施例中，通过将变色纤维10和/或变色纱线100直接刺绣到球衣450中来将姓名贴布452和/或号码贴布454的功能直接集成到球衣450中。

在一些实施例中，可与变色产品400一起使用的贴布包括本文公开的光电纤维。贴布可仅包括光电纤维，所述光电纤维并入包括变色纤维10的纱线中，和/或被梭织或刺绣到也包括变色纤维10的贴布中。这种光电纤维可以用于从光能产生电能，以存储在电源中和/或提供给变色纤维10。

如图29和图30所示，变色产品400被配置为第四产品，示出为衬衫460。衬衫460包括刺绣区部，示出为刺绣部分462。根据示例性实施例，通过将变色纤维10和/或变色纱线100直接并入预先存在的衬衫(例如，新制造的衬衫、使用过的衬衫等)(或其他预先存在的产品)的织物或其他材料中来形成刺绣部分462。因此，变色纤维10和/或变色纱线100可以促进提供“翻新”解决方案以生产变色产品400。如图29所示，刺绣部分462处于第一状态，示出为第一颜色状态464，其中其变色纤维10和/或变色纱线100被选择性地激活或去激活以处于第一颜色、第一组颜色，或具有其他第一视觉特征(例如，图案等)。如图30所示，刺绣部分462处于第二状态，示出为第二颜色状态466，其中其变色纤维10和/或变色纱线100被选择性地激活或去激活以处于第二颜色、第二组颜色，或具有不同于第一颜色状态464的其他第二视觉特征。刺绣部分462可以包括图案、标志、运动队名、赞助商名称、球员姓名、球员号码等。

如图31和图32所示，变色产品400被配置为第五产品，示出为鞋470。鞋470包括刺绣部分，示出为刺绣部分472。根据示例性实施例，通过将变色纤维10和/或变色纱线100直接并入预先存在的鞋(例如，新制造的鞋，使用过的鞋等)(或其他预先存在的产品)的织物或其他材料中来形成刺绣部分472。如图31所示，刺绣部分472处于第一状态，示出为第一颜色状态474，其中其变色纤维10和/或变色纱线100被选择性地激活或去激活以处于第一颜色、第一组颜色，或具有其他第一视觉特征。如图32所示，刺绣部分472处于第二状态，示出为第二颜色状态476，其中其变色纤维10和/或变色纱线100被选择性地激活或去激活以处于第二颜色、第二组颜色，或具有不同于第一颜色状态474的其他第二视觉特征(例如，图案等)。

应理解，上述第一产品、第二产品、第三产品、第四产品和第五产品中呈现的概念不需要彼此独立，而是可以将所述概念组合在单个产品中。作为实例，单个变色产品400可以包括以下各项的组合(i)由变色纤维10、变色纱线100和/或变色织物300形成(例如，梭织、针织等)，(ii)包括一个或多个贴布，和/或(iii)包括一个或多个刺绣部分，它们都可以被独立地控制和激活。

产品控制系统

可以使用多种系统和方法中的任何一种来控制本文公开的变色纤维10、变色纱线100、变色织物300和/或变色产品400。根据图33所示的示例性实施例，示出为控制系统500的控制系统联接(例如，电耦合、通信耦合、机械联接等)到变色产品400，并且包括示出为控制器510的控制装置(例如，类似于控制器310等)、示出为电源520的电源(例如，类似于电源320等)以及示出为输入装置530的用户输入。控制器510可以被实施为通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、包含一个或多个处理部件的电路、用于支持微处理器的电路系统、一组处理部件或其他合适的电子处理部件。根据图33所示的示例性实施例，控制器510包括具有处理器512和存储器514的处理电路。处理电路可以包括ASIC、一个或多个FPGA、DSP、包含一个或多个处理部件的电路、用于支持微处理器的电路系统、一组处理部件或其他合适的电子处理部件。在一些实施例中，处理器512被配置成执行存储在存储器514中的计算机代码，以促进本文所述的活动。存储器514可以是能够存储与本文所述的活动有关的数据或计算机代码的任何易失性或非易失性计算机可读存储介质。根据示例性实施例，存储器514包括被配置用于由处理器512执行的计算机代码模块(例如，可执行代码、目标代码、源代码、脚本代码、机器代码等)。

根据示例性实施例，电源520被配置成促进选择性地向变色产品400的变色纤维10和/或变色纱线100提供电流(例如，基于由控制器510等提供的命令)来激活涂层14中的热致变色颜料。电源520可以是可再充电电池组、可更换电池组和/或另一合适的电源。电源520可以使用与外部电源(例如，主电源线等)的直接连接充电，也可以使用无线充电技术无线充电，和/或需要偶尔更换其中的电池。在一些实施例中，如图33所示，变色产品400包括光电源，示出为PV源490。PV源490可以是或包括并入变色纱线100中的光电纤维、独立的光电贴布等。PV源490可以给电源520充电、在向变色纤维10提供电流时补充电源520，和/或在一些实施例中，完全消除对电源520的需要。

根据示例性实施例，输入装置530被配置成促进变色产品400的用户或操作者选择性地控制变色产品400的视觉外观(例如，颜色、图案等)(例如，可用于远程控制织物或个别纤维等的颜色和/或图案)。输入装置530可以被配置成经由任何合适的无线通信协议(例如，蓝牙、NFC、Zigbee、无线电、蜂窝、Wi-Fi等)和/或有线通信协议与控制器510通信。输入装置530可以是蜂窝电话、“智能”电话、遥控器、计算装置(诸如膝上型计算机)、开关装置、按钮装置、“智能家居”控制器装置或集线器(例如，Amazon Alexa、Google Home、Z-wave控制器等)等。在一个具体实例中，智能手机可以包括允许用户从一种或多种纤维或织物的预定颜色和/或预定图案中进行选择的应用程序(“app”)。在另一个实例中，智能手机上的app可以允许用户设计自定义图案。然后，智能手机可以与负责控制纤维/织物的控制器510通信，诸如通过将信号无线地传送到与控制器510相关联的接收器，之后可以将电流提供给一根或多根纤维以实现如本文更详细讨论的颜色改变。

作为实例，并有变色纤维的衣服或另一种产品通常可以在第一状态下表现出第一颜色(例如，紫色、绿色等)，并且用户可以使用输入装置530选择第二种不同的颜色(例如，红色、黄色等)，所述装置又将信号发送到控制器510，以将织物从第一颜色变为第二颜色，使得织物处于不同于第一状态的第二状态(参见例如图23和图24)。作为另一实例，用户可以在智能手机app中选择诸如“条纹”的图案(例如，通过选择“条纹”按钮等)，并且织物的各个部分可以从第一颜色变为条纹图案(例如，紫色织物中的蓝色条纹，通过选择性地改变织物中某些纤维的温度以实现条纹图案等)(参见例如图25和图26)。因此，输入装置530可以允许用户确定何时发生颜色改变和/或在变色产品400上出现什么图案。

如图33所示，在一些实施例中，变色产品400包括一个或多个传感器(例如，用于测量温度、力、压力、加速度、湿度等的传感器)，示出为传感器492。在一个实施例中，传感器492包括压电传感器，所述压电传感器被配置成感测包括变色纤维10和/或变色纱线100的织物上的按压力或压力。压电传感器可以直接并入变色产品400的织物中和/或并入联接到变色产品400的织物的贴布中。压电传感器可以响应于检测到按压力而向控制器510发送电信号，并且控制器510可以响应于信号而采取适当的动作(例如，命令电源520向变色纤维10提供电流，以激活热致变色颜料，以转变颜色、图案等)。

根据图34所示的示例性实施例，通过存储在其上的app或由此访问的程序经由输入装置530(例如，在其显示器等上)向用户提供图形用户界面，示出为GUI600。如图34所示，GUI 600具有标志按钮610、产品图像区部620、第一图案按钮630、第二图案按钮640、第三图案按钮650、电池量计按钮660、温度按钮670、网络信息按钮680和社交媒体按钮690。在其他实施例中，GUI 600提供更多、更少或不同的按钮或区部。标志按钮610可以促进选择性地操纵变色产品400的标志或刺绣部分(例如，刺绣部分462、刺绣部分472等)的视觉外观(例如，颜色、图案等)。产品图像区部620可以在视觉上描绘变色产品400当前的外观或提供变色产品400在确认(例如，经由标志按钮610、第一图案按钮630、第二图案按钮640、第三图案按钮650等)改变变色产品400的颜色和/或图案的命令之后的外观的视觉呈现。

第一图案按钮630、第二图案按钮640和/或第三图案按钮650可以促进选择性地操纵变色产品400的颜色和/或图案。作为实例，第一图案按钮630可以与第一预定图案(例如，条纹图案、方格图案等)相关联，第二图案按钮640可以与第二预定图案(例如，渐变颜色图案等)相关联，并且第三图案按钮650可以与第三预定图案(例如，纯色图案等)相关联。在一些实施例中，与第一图案按钮630、第二图案按钮640和/或第三图案按钮650相关联的图案由用户选择性地设置(例如，可下载、从较大的列表中选择等)和/或选择性地定制。在一些实施例中，GUI600提供少于或多于三个的图案选项(例如，两个、四个、五个等可选图案)。

电池量计按钮660可以促进向输入装置530的用户选择性地(例如，根据用户的选择等)呈现电源520或PV源490的电池状态或功率电平。温度按钮670可以促进向输入装置530的用户选择性地(例如，根据用户的选择等)呈现变色产品400或其各种个别部分的温度设置和/或当前温度。网络信息按钮680可以促进(i)选择性地将输入装置530连接到相应的变色产品400(即，其控制器510)和/或(ii)选择性地(例如，根据用户的选择等)向输入装置530的用户呈现关于(a)输入装置530与(b)控制器510之间的通信的网络连接信息(例如，通信协议类型、连接强度、连接到输入装置530的变色产品400的标识符等)和/或输入装置与外部网络之间的通信的网络连接信息(例如，通信协议类型、连接强度等)。社交媒体按钮690可以促进将输入装置530上的app链接到用户的社交媒体账户(例如，Facebook、Instagram、Snapchat、Twitter等)。这种链接可以允许用户与他们的同伴共享他们已经生成的图案和/或促进经由他们的社交媒体账户下载由其他人生成的图案。

这些实例并非旨在作为限制，而是仅为了提供某些非排他性实例，以说明用户可以如何控制并有本文所公开的变色纤维10的织物。应注意，尽管上述实例设想使用诸如智能手机的无线电子装置来与织物和/或个别纤维的颜色和/或图案通信并对其进行改变，但是各种其他类型的控制器中的任何一种都可以用于控制织物的颜色和/或图案，并且可以采用有线或无线通信连接，并且可以使用现在已知或以后可以开发的任何有用的有线或无线通信协议。颜色和/或图案改变可以由用户在期望的时间手动激活，或者可以被编程为在将来的定义的时间和/或间隔发生(或不发生)。在一些实施例中，控制器510被配置成响应于智能手机接收到通知(例如，文本消息、电子邮件、呼叫等)来激活变色纤维10的至少一部分。被激活的变色产品400的激活类型(例如，颜色、图案等)或部分可以与通知的类型或此通知的原因(例如，发短信、发电子邮件、呼叫等的人)对应。控制器510可以允许使用多种可能的编程方法中的任何一种来编程这种定时器设置和/或通知，所有这些均旨在落入本公开的范围内。

如本文所使用的，术语“大约”、“约”、“基本上”和类似术语旨在具有与本公开的主题所属领域的普通技术人员的通用和公认用法相协调的广义含义。审阅本公开的本领域技术人员应理解，这些术语旨在允许对所描述和要求保护的某些特征进行描述，而不将这些特征的范围限于所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的无实质或无关紧要的修改或变更被认为在如在所附权利要求书中所述的本公开的范围内。

应注意，如本文中用来描述各种实施例的术语“示例性”和其变型旨在指示此类实施例是可能的实施例的可能的实例、表示或说明(并且此类术语并不旨在暗指此类实施例必然是特别或最高级的实例)。

如本文所用，术语“联接”和其变型意指两个构件彼此直接或间接地接合。这种接合可以是静止的(例如，永久的或固定的)或可移动的(例如，可拆卸的或可释放的)。这种接合可以通过两个构件彼此直接联接，两个构件使用单独的中间构件彼此联接，以及任何附加中间构件彼此联接，或者两个构件使用与两个构件中的一个一体形成为单个整体的中间构件彼此联接来实现。如果“联接”或其变型被附加术语(例如，直接联接)修改，则上文提供的“联接”的通用定义被附加术语的通俗易懂的语言含义修改(例如，“直接联接”意指两个构件接合而没有任何单独的中间构件)，从而导致定义范围比上文提供的“联接”的通用定义范围更窄。这种联接可以是机械的、电气的或流体的。

如本文所用，术语“或”以其包括性含义(而不是以其排他性含义)使用，使得当用于连接一系列要素时，术语“或”表示列表中的一个、一些或所有要素。除非另外特别说明，否则诸如短语“X、Y和Z中的至少一个”的连词语言应理解为表达一个要素可以是X、Y、Z中的任一个；X和Y；X和Z；Y和Z；或X、Y和Z(即X、Y和Z的任意组合)。因此，除非另有说明，否则这种连词语言通常不意图暗示某些实施例要求存在X中的至少一个、Y中的至少一个和Z中的至少一个。

本文中对要素的位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”)的引用仅用于描述附图中各个要素的定向。应注意，根据其他示例性实施例，各种要素的定向可以不同，并且这种变型旨在被本公开所涵盖。

结合本文所公开的实施例描述的用于实施各种处理、操作、说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理部件可以用被设计成执行本文所描述的功能的通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或其任何组合实施或执行。通用处理器可以是微处理器，或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实施为计算装置的组合，诸如DSP和微处理器、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器或任何其他这种配置的组合。在一些实施例中，特定过程和方法可以由特定于给定功能的电路系统执行。存储器(例如，存储器、存储器单元、存储装置)可以包括用于存储数据和/或计算机代码的一个或多个装置(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储器)，以完成或促进本公开中描述的各种过程、层和模块。存储器可以是或包括易失性存储器或非易失性存储器，并且可以包括数据库部件、目标代码部件、脚本部件或用于支持本公开中所描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。根据示例性实施例，存储器经由处理电路可通信地连接到处理器，并且包括用于执行(例如，通过处理电路或处理器)本文所描述的一个或多个过程的计算机代码。

本公开设想用于完成各种操作的任何机器可读介质上的方法、系统和程序产品。本公开的实施例可以使用现有的计算机处理器来实施，或者可以通过用于出于此目的或其他目的并入的适当的系统的专用计算机处理器来实施，或者通过硬连线系统来实施。本公开范围内的实施例包括程序产品，所述程序产品包括用于携载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。这种机器可读介质可以是可由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何可用介质。作为实例，这种机器可读介质可以包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM或其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储装置，或可以用于以机器可执行指令或数据结构的形式携载或存储所需程序代码并且可以由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的任何其他介质。上述的组合还包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某些功能或一组功能的指令和数据。

尽管附图和描述可以示出方法步骤的具体顺序，但是除非上文另外指定，否则这些步骤的顺序可以与所描绘和描述的步骤顺序不同。此外，除非上文另外指定，否则可以同时或部分同时执行两个或更多步骤。这种变化可以例如取决于所选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变化都在本公开的范围内。同样，可以使用具有基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术来完成所描述方法的软件实施，以完成各种连接步骤、处理步骤、比较步骤和决策步骤。

重要的是应注意，各种示例性实施例中所示的纤维、纱线、织物和最终产品的构造和布置仅是说明性的。另外，在一个实施例中公开的任何元件可以与本文所公开的任何其他实施例结合或一起利用。尽管上文已经描述了可以在另一实施例中并入或利用的来自一个实施例的元件的仅一个实例，但是应了解，各种实施例的其他元件可以与本文所公开的任何其他实施例结合或一起利用。

Claims (20)

1.一种变色单丝，包括：

导电芯；以及

涂层，其围绕且沿着所述导电芯设置，所述涂层包括具有变色颜料的聚合物材料层。

2.根据权利要求1所述的变色单丝，其中所述变色颜料包括热致变色颜料。

3.根据权利要求2所述的变色单丝，其中所述热致变色颜料包括隐色染料或热致变色液晶中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的变色单丝，其中所述涂层的直径小于1毫米。

5.根据权利要求4所述的变色单丝，其中所述直径小于600微米。

6.根据权利要求5所述的变色单丝，其中所述直径小于40微米。

7.根据权利要求6所述的变色单丝，其中所述直径为至少15微米。

8.根据权利要求1所述的变色单丝，其中所述变色颜料被配置成响应于向所述导电芯提供的电流而将所述层从第一颜色转变为第二颜色，其中所述第二颜色是不透明颜色、半透明颜色或透明颜色中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的变色单丝，其中所述层是第一层并且所述变色颜料是第一变色颜料，其中所述涂层包括具有第二变色颜料的第二聚合物材料层，并且其中所述第二层围绕且沿着所述第一层设置。

10.根据权利要求9所述的变色单丝，其中所述第二变色颜料被配置成响应于向所述导电芯提供所述电流而将所述第二层从第三颜色转变为第四颜色，其中所述第四颜色是无色的、半透明的或透明的，使得所述第一层通过所述第二层露出，其中所述第一变色颜料被配置成在第一转变温度下将所述第一层从所述第一颜色转变为所述第二颜色，其中所述第二变色颜料被配置成在第二转变温度下将所述第二层从所述第三颜色转变为所述第四颜色，并且其中所述第二转变温度小于所述第一转变温度。

11.根据权利要求8所述的变色单丝，其中所述变色颜料被配置成在第一转变温度下将所述层从所述第一颜色转变为所述第二颜色，其中所述变色颜料被配置成在小于所述第一转变温度的第二转变温度下将所述层从所述第二颜色转变回为所述第一颜色。

12.根据权利要求1所述的变色单丝，其中所述聚合物材料层包括多个方位角区段，所述多个方位角区段中的每一个具有不同变色颜料或不同浓度的所述变色颜料中的至少一种。

13.根据权利要求1所述的变色单丝，其中所述导电芯包括多个芯，其中所述涂层围绕且沿着所述多个芯设置。

14.根据权利要求1所述的变色单丝，其中所述导电芯是金属材料。

15.根据权利要求1所述的变色单丝，其中所述导电芯是非金属导电材料。

16.一种变色复丝，包括：

第一纤维；以及

第二纤维，包括：

导电芯；以及

涂层，其围绕且沿着所述导电芯设置，所述涂层包括具有变色颜料的聚合物材料。

17.根据权利要求16所述的变色复丝，其中所述第一纤维与所述第二纤维是相同的。

18.根据权利要求16所述的变色复丝，其中所述第一纤维是天然纤维或合成纤维中的至少一种。

19.根据权利要求16所述的变色复丝，其中所述第一纤维包括：

第二导电芯；以及

第二涂层，其围绕且沿着所述第二导电芯设置，所述第二涂层包括具有不同变色颜料或不同浓度的所述变色颜料中的至少一种的聚合物材料。

20.一种变色产品，包括：

织物，所述织物的至少一部分使用(i)变色纤维或(ii)包括所述变色纤维的变色纱线中的至少一种布置，所述变色纤维包括：

导电芯；以及

涂层，其围绕且沿着所述导电芯设置，所述涂层包括具有变色颜料的聚合物材料。

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