JP6316819B2 - 物品に調整可能な物理的透過性を与える動的材料 - Google Patents

Description

動的材料は、刺激に反応して形状を変化させることのできる材料である。その刺激とは、熱エネルギー（またはその欠如）、湿気（またはその欠如）、光（またはその欠如）、電流（またはその欠如）、磁気的影響（またはその欠如）であり、その他の形態の場合もある。

本発明は、物品に動的材料を組込むことによって、該物品に調整可能な物理的特性（例えば、美的特性、機能的特性）を得るためのシステムおよび方法に関する。例えば、動的材料は人体の熱に反応して形状を変化させ、衣服に付加的な透過性やロフトを提供することができる。同様に、湿気に反応して形状を変化させ、衣服の内側に雨が入ることを防ぐべく通気孔を閉じることができる。この形状変化材料は、該形状変化材料によってもたらされる特性に影響を与える程度にのみ形状変化することができる。さらに、形状変化材料は、物品の幾何学的構造全体に影響を与えるよう形状変化すること（例えば、突起、くぼみ、ベント等）が企図されている。

この概要は、本発明の概念の選択を簡略的に紹介するべく記載されたものであり、以下の［発明を実施するための形態］においてさらに詳細に説明されている。この概要は、特許請求された主題の主要な特徴や本質的な特徴を特定することを企図しておらず、また、特許請求された主題の範囲を決める際の一助として利用されることも企図していない。

本発明の例示的な実施形態が、添付の図面を参照して以下に詳細に記載されている。添付の図面は、参照により本明細書に組込まれる。

本発明の態様に従う、基材および反応性構造を具えた例示的な反応性材料部を示す図である。 本発明の態様に従う、例示的な反応性構造を示す図である。 本発明の態様に従う、反応性構造および非反応性構造を利用した例示的構成の、活性状態を示す図である。 本発明の態様に従う、反応性構造および非反応性構造を利用した例示的構成の、活性状態を示す図である。 本発明の態様に従う、反応性構造および非反応性構造を利用した例示的構成の、活性状態を示す図である。 本発明の態様に従う、反応性構造および非反応性構造を利用した例示的構成の、活性状態を示す図である。 本発明の態様に従う、反応性構造および非反応性構造を利用した例示的構成の、活性状態を示す図である。 本発明の態様に従う、複数の緯糸と経糸を有する織物に組込まれた動的材料を示す図である。 本発明の態様に従う、プログラムされた変形を伴う織物を示す図である。 本発明の態様に従う、衣類の選択部に設けられた複数の可変開口を示す図である。 本発明の態様に従う、衣類の選択部に設けられた複数の可変開口を示す図である。 本発明の態様に従う、衣類の選択部に設けられた複数の可変開口を示す図である。 本明細書で企図される１以上の態様に利用可能である、例示的な電気的活性化ポリマー（ＥＡＰ）を示す図である。 本明細書で企図される１以上の態様に利用可能である、例示的な電気的活性化ポリマー（ＥＡＰ）を示す図である。 本明細書で企図される１以上の態様に利用可能である、例示的な電気的活性化ポリマー（ＥＡＰ）を示す図である。 本明細書で企図される１以上の態様に利用可能である、例示的な電気的活性化ポリマー（ＥＡＰ）を示す図である。 本発明の態様に従う、適用された刺激に反応して格子間の隙間を埋める形状変化構造を示す図である。 本発明の態様に従う、幾何学的材料の平面図である。 本発明の態様に従う、図１４に記載された第１の方向に延びる形状記憶ポリマー材と、その反対方向に延びる他の形状記憶ポリマー材の斜視図である。 本発明の態様に従う、物品に組込まれたベント構造を動的材料を用いて開閉する、レフレックスベントコンセプトを示す図である。 本発明の態様に従う、物品に組込まれたベント構造を動的材料を用いて開閉する、レフレックスベントコンセプトを示す図である。 本発明の態様に従う、物品に組込まれたベント構造を動的材料を用いて開閉する、レフレックスベントコンセプトを示す図である。 本発明の態様に従う、物品に組込まれたベント構造を動的材料を用いて開閉する、レフレックスベントコンセプトを示す図である。 本発明の態様に従う、物品に組込まれたベント構造を動的材料を用いて開閉する、レフレックスベントコンセプトを示す図である。 本発明の態様に従う、キャリア材料上に成形され且つ配向された動的材料部の、例示的な膨張性構造を示す図である。 本発明の態様に従う、図２０に示した膨張性構造と同様のパターンに対して、位置決めラインを設けた膨張性構造を示す図であり、刺激に反応して所望のＺ方向の変化を達成するようにした、動的材料部相互の配向および配置を示す図である。 本発明の態様に従う、膨張性構造の第１の状態および第２の状態における動的材料の関係性を示す、例示的な関係三角形を示す図である。 本発明の態様に従う、動的材料部およびキャリア材料から形成された、ディメンション化した状態の膨張性構造を示す図である。 本発明の態様に従う、図２０，２１および２３に示した構造と同様の、ディメンション化した状態の膨張性構造を示す図である。 本発明の態様に従う、キャリア材料および複数の動的材料部によって形成された、他の膨張性構造を示す図である。 本発明の態様に従う、図２５に示したパターンと同様の動的材料パターンを有する膨張性構造をディメンション化した透視図である。 本発明の態様に従う、図２５に示したパターンと同様の動的材料パターンを有する膨張性構造の、図２６に示したディメンション化した状態を逆面から見た透視図である。 本発明の態様に従う、単純な曲げを形成する動的材料部を有する、膨張性構造の例示的パターンを示す図である。 本発明の態様に従う、図２８の膨張性構造を部分的にディメンション化した状態の図である。 本発明の態様に従う、図２８の膨張性構造をディメンション化した状態の図である。 本発明の態様に従う、例示的な動的材料部を示す図である。 本発明の態様に従う、動的材料部３０００の、切断線３２−３２に沿う断面図である。 本発明の態様に従う、動的材料部３０００の、切断線３３−３３に沿う断面図である。 本発明の態様に従う、例示的な動的材料部を示す図である。 本発明の態様に従う、動的材料部の、切断線３５−３５に沿う断面図である。 本発明の態様に従う、動的材料部の、切断線３６−３６に沿う断面図である。 本発明の態様に従う、動的材料部、バイアス材料、および１以上のキャリア材料の例示的な配置を示す図である。 本発明の態様に従う、動的材料部、バイアス材料、および１以上のキャリア材料の例示的な配置を示す図である。 本発明の態様に従う、動的材料部、バイアス材料、および１以上のキャリア材料の例示的な配置を示す図である。 本発明の態様に従う、動的材料部、バイアス材料、および１以上のキャリア材料の例示的な配置を示す図である。 本発明の態様に従う、一連の動的材料線分を示す図である。 本発明の態様に従う、透過構造を「閉」方向に作動させている動的材料を示す図である。 本発明の態様に従う、透過構造を「開」方向に作動させている動的材料を示す図である。 本発明の態様に従う、図４０の切断線４１−４１に沿う断面図である。 本発明の態様に従う、透過性構造を作動させている開口状態の動的材料を示す図である。

本発明の実施形態の主題は、法的要件を満たすよう具体的に記載されている。しかしながら、記載自体は本発明の範囲を制限することを企図していない。むしろ、発明者らは、本発明の特許請求される主題が他の方法でも実施可能であり、異なる要素または本明細書に記載されるものと同様の要素の組合せを、現在または将来の技術と組み合わせ可能であると考えている。

本発明の態様は、動的材料を物品に組込み、該物品に、調整可能な物理的特性（例えば、美的特性、機能的特性）を得るシステムおよび方法に関する。例えば、動的材料は人体の熱に反応して形状を変化させ、衣服に付加的な透過性やロフトを提供することができる。同様に、湿気に反応して形状を変化させ、衣服の内側に雨が入ることを防ぐべく通気孔を閉じることができる。形状変化材料は、形状変化材料によってもたらされる特性に影響を与える程度にのみ形状変化できる。さらに、形状変化材料は、物品の幾何学的構造全体に影響を与えるよう形状変化（例えば、突起、くぼみ、ベント等）できるものと考えられる。

様々なメカニズム、材料および材料の応用が考えられる。さらに、メカニズム、材料および／または材料の応用を任意に組み合わせて用いることができる。本明細書に、特定の組合せのみが明示されている場合であっても、様々な代替的実施形態が実施可能であると理解されたい。例えば、インクの塗布および調整可能な大きさの開口に関して、形状記憶ポリマーが記載される場合であっても、磁気反応性材料または電気活性化材料を代替的に用いることができると考えられる。さらに、本明細書に明記されない他の材料も考えられる。例えば、以下の記載では、ポリマー状の物質に焦点を合わせているが、任意の、潜在的に動的な材料（例えば、金属材料、有機／自然材料）と置換可能であると考えられる。さらに、本明細書に記載されるメカニズムは、本質的に単なる例示であって限定的なものではない。むしろ、本明細書に明示的に記載されるメカニズムは、環境応答性のメカニズムを提供するべく、１つ以上の材料の潜在的な実装形態に関する指針を提供することを企図している。従って、本明細書では、本質的に、追加のメカニズムが考えられ且つ提供される。

本明細書に記載される材料、材料の応用および／または機械的構造は、例示的一態様において１つ以上の物品に組込まれるものと考えられる。物品は、衣料品（例えば、下着、シャツ、ズボン、靴下、帽子、手袋等）、履物（例えば、靴、ブーツ、サンダル）、詰め物／防具、装飾、上着（例えば、コート、レインコート等）などである。従って、例示的一態様において、物品は、人によって着用または使用される任意の構成要素を含み、１つ以上の刺激を受けると該刺激に反応して特性を変えられるものと考えられる。

［材料］
動的材料は、潜在的に物理的な１以上の反応性の応答を提供するものであり、これらに限定されないが、形状記憶ポリマー、形状記憶合金、電気活性化ポリマー、磁気反応性ポリマー等を含むと考えられる。上述したように、１以上の刺激に反応可能な追加の材料が考えられる。例えば、熱エネルギー（または刺激に反応して発生した熱）に反応して、物理的な形状変化をもたらす材料が考えられる。代替的な材料例には、磁気的刺激が熱エネルギーに変換されて、物理的変化が誘引されるものがある。同様に、光エネルギーの形態でエネルギーを受信し、その後、物理的変化に応答して該光エネルギーを熱エネルギーに変換するのに有効な材料が考えられる。

形状記憶ポリマー（「ＳＭＰ」）は、刺激が与えられると、少なくとも１つのプログラムされた形状（プログラム形状）に戻る材料である。プログラム形状は、人や機械による特定の操作によらずに形成されるようプログラムされた（２次元または３次元の）形状である。例えば、ＳＭＰは、バネ状コイルの形状がプログラムされた、幅１インチ、長さ３インチ、厚さ１／３２インチの高分子材料のストリップとすることができる。この例において、熱エネルギーのような外部刺激が形状記憶ポリマー材に与えられると、該形状記憶ポリマー材は、物理的な操作または他の形状形成プロセスなしに、現状の形状（例えば、平坦なリボン状）からプログラム形状（例えば、バネ状コイル）に変形する。このように、形状記憶ポリマーは少なくとも２つの形状を有する。第１の形状は、特定の刺激が与えられると形成が試みられるプログラム形状であり、第２の形状は、第１の形状以外の形状である。

形状記憶ポリマーのような材料をプログラム形状に戻す刺激となるものは、熱エネルギー（例えば、熱）、低減状態の熱エネルギー（例えば、寒気）、光、湿度、電気、磁気、および他の形態のエネルギー（エネルギーの欠如）および環境条件である。例示的一態様において、刺激は、人体と関連するものと考えられる。例えば、肌温度および／または水分含量の変化は、形状記憶ポリマーを第２の形状からプログラムされた第１の形状に変化させるのに十分な刺激になると考えられる。例示的一態様における形状記憶ポリマーは、摂氏３０℃〜４０℃の温度範囲にて、第２の状態から第１の状態へ移行するよう刺激されると考えられる。さらに、形状記憶ポリマーは、摂氏３℃のウィンドウ内で、熱反応性の有効ゾーンを有することができると考えられる。例えば、身体活動中における人の肌温度は３４℃から３７℃まで変化するため、形状記憶ポリマーは、第２の形状（例えば、閉口した開口部と大きなロフト特性を有する形状）から、第１の形状（例えば、開口した開口部と小さなロフト特性を有する形状）に変化することによって反応する。他の温度範囲や、任意の種類の刺激も考えられる。

前述の形状記憶ポリマーでは、２つの形状（例えば、プログラム形状と他の形状）を有する材料に着目したが、３つ以上の形状を有するＳＭＰを用いることもできる。例えば、第１の温度にてプログラムされた第１の形状を有し、第２の温度においてプログラムされた第２の形状を有し、第２の温度未満のすべての温度において第３の形状を有する形状記憶ポリマーを利用することも考えられる。複数の形状にプログラムされたポリマーは、異なる反応温度または異なる刺激強度を有する、２つ以上の形状記憶ポリマーの複合体から形成することができる。例示的一態様において、複数の形状にプログラムされたポリマーを利用すると、非バイナリ効果が得られるため、より優れた形状操作・制御を達成できる。

他の例示的形態において、本明細書に記載される機能的概念の１つ以上を達成するべく活用される材料は、以下の図１１Ａ〜１２Ｂの各々に関して詳細に説明されるように、電気的入力に応答することができる。さらに、材料は、磁気反応性材料のような、磁気的な入力に対しても反応することができる。前述したように、代替的材料もまた、本明細書に記載される１以上の態様における好適な選択肢として企図される。

本発明の例示的態様において、２つの形状を有する材料（または、複数の形状を有する材料）は、バイアス材料を利用して、刺激が除去された際に第２の状態から第１の状態への復帰を促進することができる。例えば、温度上昇に伴って立体（ディメンション化した）状態から平面状態に変化する形状記憶ポリマーは、ラミネートまたは結合されたバイアス材料を用いて、最初の立体状態に復帰することができる。例示的態様において、形状記憶ポリマー（または任意の動的材料）によって作用する力は、バイアス材料によって印加される機械的な抵抗力よりも大きいため、形状記憶ポリマーは、十分な強度の刺激が適用されると、バイアス材料によって提供される抵抗力に勝ることができる。このように、形状記憶ポリマーのディメンション化への変化を誘引する応答刺激強度を調整するべく、バイアス材料を選択および操作できる。応答刺激強度が調整可能であるため、動的材料を特定の刺激範囲（例えば、特定の体温範囲）で反応するよう調節することができる。バイアス材料は、応答刺激範囲が異なる動的材料のような、任意の材料から形成することができる。さらに、バイアス材料を非動的材料とすることも考えられる。さらに、バイアス材料は、複合材料、ポリマー、有機材料、金属材料等のような、数々の好適な材料から選択することができる。

バイアス材料は、動的材料にラミネートすること、動的材料に組込むこと、動的材料に近接して配置することなどが可能である。例えば、図３７Ａ−３７Ｄは、本発明の態様に従う、動的材料部、バイアス材料、および１以上のキャリア材料の配置例を示している。

図３７Ａは、動的材料３７０４を一方面に有し、該動的材料３７０４に関連づけられたバイアス材料３７０６をその反対面に有する、キャリア材料３７０２を示している。図３７Ｂは、バイアス材料３７１２および動的材料３７１０を同一面上に有する、キャリア材料３７０８を示している。図３７Ｂは、キャリア材料３７０８と動的材料３７１０との間にバイアス材料３７１２を配置した構成を示しているが、バイアス材料と動的材料とを置換することが企図されている。図３７Ｃは、第１のキャリア材料３７１４と、第２のキャリア材料３７２０と、の間にバイアス材料３７１８および動的材料３７１６を有する構成を示している。最後に、図３７Ｄは、第１のキャリア材料３７２２と、第２のキャリア材料３７２６と、の間に動的材料３７２４（または、代替的な態様においてはバイアス材料）を有する構成を示している。本例示的態様において、バイアス材料３７２８は、第２のキャリア材料３７２６の、ダイナミック材料３７２４とは反対の面に配置されている。本発明の態様では、キャリア材料、動的材料およびバイアス材料を別の配置として実施可能であると考えられる。

このように、動的材料は刺激に反応することにより、ある幾何学形状（例えば、第１の状態）に、異なる幾何学形状（例えば、第２の状態）から復帰することが企図されている。十分なレベルの刺激が提供されない場合、バイアス材料は抵抗力を発揮して、該バイアス材料を第２の状態にする。バイアス材料は、動的材料（および物品の他の構成要素）に十分な力を提供して、動的材料の形状を第２の形状に変化させる。しかしながら、均衡レベルの閾値を超える刺激が提供されると、動的材料は、バイアス材料によって提供される力よりも大きな力を作用させる。この刺激の転換点において、動的材料は、その形状を第１の状態に変化させる。刺激を除去する（または、閾値レベル未満に低減する）と、バイアス材料によってさらに大きな力が動的材料に作用し、動的材料は第２の状態に戻る。その結果、例示的態様では、単一状態（すなわち、単一のジオメトリ）の動的材料が、二重状態の機能を実現するよう実装することができる。

［材料応用］
１以上の刺激に反応し、形状に影響を与える目的で活用される材料に関わらず、種々の方法で材料を適用できると考えられる。例えば、形状変化材料を物品（または物品を形成する基材）上に印刷すること、物品（又は基材）にラミネートして適用すること、材料（織物、ニット素材）に繊維レベルで組込むこと、および／または、糸／フィラメントのレベルで組込むことが企図されている。形状変化材料を物品に一体化させる他の方法が、本開示の範囲に含まれると考えられる。

印刷による形状変化材料は、多くの技術を用いて実施できる柔軟な応用方法を提供することができる。例えば、形状記憶ポリマーのような動的材料は、ポリウレタンリキッドの形態とすることができる。該ポリウレタンリキッドは、形成された物品または当該形成された物品に組込まれることになる非形状記憶ポリマー材に印刷することが可能である。印刷工程は、非機能性インクを適用するのに従来用いられている、スクリーン印刷法によって実現することができる。さらに、コンピュータ制御のプリンタ（例えば、インクジェットプリンタなど）を、形状記憶ポリマーインクを選択的に適用するために用いてもよい。

形状記憶ポリマーの印刷は、２次元面で行われる。この例では、所望のプログラム形状が２次元でない場合、形状記憶ポリマーが印刷された材料を、所望のプログラム形状を有する（例えば、三次元の）モールドに置き、該形状記憶ポリマーに所望のプログラム形状を記憶させる（ティーチングする）。上述したように、プログラム形状を記憶させるステップは、形状記憶ポリマーをプログラム形状に戻すための刺激と同等の刺激、またはそれより大きな刺激に、該形状記憶ポリマーを曝すステップを含むことができる。例えば、熱エネルギーが刺激となる場合、形状記憶ポリマーは、該形状記憶ポリマーが印刷された材料が代替的形状からプログラム形状に戻る温度より高い温度にて、当該プログラム形状を記憶することができる。そのため、形状記憶ポリマーが印刷された材料が配置されるモールドは、プログラム形状を記憶させるために必要な熱エネルギーを供給できることが企図されている。さらに、外部の熱エネルギーソース（例えば、オーブン）を利用して、形状記憶ポリマーによって記憶されたプログラム形状を誘引するために必要な刺激を与えることが企図されている。

さらに、形状記憶ポリマーインクは、プログラム形状を有する材料上に印刷することができる。例えば、形状記憶ポリマーインクが塗布される材料を、印刷に先立って３次元形状にすることや、印刷しながら３次元形状にすることができる。従って、形状記憶ポリマーインクが印刷される材料の一部以上は、比較的２次元である面上に印刷され、その後に所望の形状にプログラムされるか、または、所望の形状にある３次元の面上に印刷されることが考えられる。

例示的態様において、形状記憶ポリマーインクは、液体の状態で塗布されるポリウレタン材料とすることができると考えられる。形状記憶ポリマーインクを液体の状態で塗布した後に、該形状記憶ポリマーインクを非液体状態にするための養生工程を設けることができる。養生工程は、形状記憶ポリマーインクが所望の形状となる温度とすることができる。換言すると、形状記憶ポリマーインクは、養生と所望の形状へのプログラミングが同一工程で行われる。

本明細書に記載される１つ以上の機械的構造は、様々な幾何学的構造に用いることができる。例えば、低弾性のケージ状構造と、当該ケージ状構造内の形状記憶ポリマーの幾何学的構造と、を以下に説明する。この例において、ケージ状構造は、スクリーン印刷工程にて第１スクリーンと連動する、第１型のインク／材料を用いる印刷工程を経て形成することができる。幾何学的構造は、スクリーン印刷工程にて第２スクリーンを用い、形状記憶ポリマー材で印刷することもできる。このように、連続したスクリーンを使用することによって、共通の物品に様々な機能的構成を適用できると考えられる。

第２の材料応用では、ラミネートのようなシート状の材料を応用する。例示的態様において、形状記憶ポリマーは物品に適用可能なシート状である。例えば、形状記憶ポリマーで形成されたラミネート構造は、熱および／または圧力を適用して物品に貼り付けできる。貼付工程は、インクの養生について前述したように、ラミネートの貼付け条件と、所望の形状を記憶させる条件と、の双方を満たして行うことができる。

ラミネートは、均一なシートとして物品に適用することができる。さらに、所望の幾何学的パターンが本質的に均一でない場合、（例えば、ナイフ、ダイ、レーザによる）カット、（例えば、ネガティブマスキング、ポジティブマスキングによる）マスキング、および他の技術を後から適用することによって該所望の幾何学的パターンを達成できる。代替的に、ラミネートは、基材に適用される前に、所望の幾何学的パターンに形成可能であると考えられる。例えば、格子状構造は、以下に記載するように、シート状材料を適用するに先立って該材料をカット、マスキング、または他の操作を行うことによって形成することができる。

前述した形状記憶ポリマーインクのティーチング工程と同様に、ラミネートの形状記憶ポリマー材は、該材料を２次元に適用してから、その後のティーチング工程において所望の３次元形状に形成できると考えられる。さらに、ラミネートの形状記憶ポリマー材は、所望の形状にプログラムされた物品に適用できると考えられる。さらに他の態様では、ラミネートの形状記憶ポリマー材は、ラミネートの基材への貼り付けが、形状記憶ポリマーのティーチング工程に影響しない場合、基材に適用するに先立って、所望の形状にプログラムすることができると考えられる。

形状記憶ポリマーのラミネートは、第１層が形状記憶ポリマー材となるよう層状に形成することができる。第２層は接着層とすることができる。このように、線上の層とすれば、物品に接合剤（例えば、接着剤）を選択的に塗布する必要なく、形状記憶ポリマー材を物品に接着することができる。さらに、本明細書中のラミネートは、例示的態様において、熱伝達材として記載されることも考えられる。

本明細書において、第３の材料応用は繊維レベルである。この繊維レベルは、以下に第４の材料応用として記載される糸レベルと対比される。例示的態様において、糸構造は、繊維の複数本が束となって形成される。糸という用語は、織物、ニット及び他の織物状の構造を形成するために用いられる、スレッド、コード、ストリング、および他のよりマクロな構造（繊維レベルの構造と比較して）の同等品を含む。

繊維レベルの材料応用では、同様の特性を有する複数本の繊維を束ねて、糸状構造にすることが考えられる。同様に、繊維レベルの材料応用は、異なる特性を有する２本以上の繊維を束ねて、糸状構造にすることも考えられる。例えば、異なる特性（例えば、プログラム形状が活性化する温度）を有する、複数の種類のスレッドの本数を調整することによって、様々に反応する糸状構造を形成することができる。さらに、物品の観点から所望の特性（例えば、弾性、ハンド、強度、靭性、撥水性、熱保持性、湿度管理性）を有する繊維の組合せを、１以上の刺激に対して形状記憶ポリマーのような反応を呈する繊維と結合させることができる。

繊維は、形状記憶ポリマー材を、１つ以上のマクロ構造に繊維として組込むのに適切な寸法に押し出して形成することができる。さらに、形状記憶ポリマー材は、非形状記憶ポリマー繊維に適用することができる。例えば、形状記憶ポリマー溶液を介して、非形状記憶ポリマー繊維に形状記憶ポリマー材を含浸させることができる。同様に、粉状の形状記憶ポリマー材を非形状記憶ポリマー繊維に適用することができ、この場合もまた、非形状記憶ポリマー繊維に形状記憶ポリマーが付与される。

上記したように、第４の材料応用は糸状構造である。糸状構造（以下、糸という）は、織物、ニット、及び他の織物状の構造を形成するために用いられる、スレッド、コード、ストリング、および他のよりマクロな構造（繊維レベルの構造と比較して）の同等品を含む。従って、繊維レベルの材料応用に関して上述したように、糸状構造は、形状記憶ポリマー材料から全体として、または部分的に押し出してできると考えられる。さらに、形状記憶ポリマー材は、非形状記憶ポリマーの糸状構造に全体として、または部分的に適用することができる。例えば、個々の繊維部分を、他の部分が非形状記憶ポリマー材を基礎とベースとしている一方で、形状記憶ポリマーである糸に束ねることができる。さらに、糸状構造は、形状記憶ポリマー溶液または粉末を有することによって、該糸状構造に形状記憶ポリマーの特性を付与することができる。

繊維レベルおよび糸レベルの材料応用は両方ともに、物品が全体として、または部分的に、形状記憶ポリマーの特性を有する糸または繊維で形成されると考えられている。例えば、物品が形状記憶ポリマーの繊維／糸状構造を有する織布から形成されることが考えられる。さらに、１以上の形状記憶ポリマー型の糸状構造／繊維を用いた編み工程によって、物品が形成されると考えられる。さらに、形状記憶ポリマーの糸状構造／繊維は、後処理に先立って、後処理の最中に、後処理の後に、物品に適用、縫付け、ステッチ、挿入することができ、または、物品に組込むことができる。

このように、本明細書では、動的材料を物品に付与する多くの方法が考えられる。印刷、ラミネート、繊維混入、および／または、糸混入が用いられるが、１つ以上の態様において、任意の種類の材料および組合せを用いることができると考えられる。

［機械的構造］
図面を参照すると、１つ以上の刺激によって誘引される物理的変化を伴う、動的材料の動きが得られる様々な材料、材料応用および物理的構成要素が組込まれた、例示的な機械的構造が示されている。以下の記載は、本質的に例示されたものであり、本発明の概念の範囲を制限するものではない。むしろ、以下に記載する機械的構造は、形状記憶材料を利用して環境値を制御することを企図し、そしてかかる制御を可能にする構造への洞察を提供する。

図１は、本発明の態様に従う、基材１０２および反応性構造１１２を具える、例示的な反応性材料部１００を示している。基材は、従来、物品に組込まれた布状の材料とすることができる。例えば、基材１０２は、着用者のからだから湿気を移動させる／運ぶことのできる柔軟な材料であって、該基材に組込まれて受動的な透過性を提供する、複数の孔を有する材料とすることができる。本明細書に記載される他の構成要素と同様に、基材の例示的態様は、考えられるオプションを限定するものではない。

反応性構造１１２は、基材１０２にプリント、ラミネートもしくは接着された、形状記憶ポリマーとすることができる。反応性構造１１２は、着用者の体温変化のような、本明細書に記載される任意の刺激に反応することができる。反応性構造１１２は、図１に記載された形状、すなわち、底面１０４と上面１０６とによって定義される平面を超えて延在する突出部１１０によって囲われた、窪み部１０８を有する形状にプログラムすることができる。例えば、反応性構造１１２に適用される熱エネルギーがプログラム形状の活性温度未満である場合、突出部１１０は、底面１０４によって定義された平面を超えて延在する、該突出部１１０を形成している立体化したジオメトリを維持することができる。しかしながら、熱エネルギーがプログラム形状の活性温度を超えると、反応性構造１１２が温度に反応し、ヒンジ部１１８によって突出部１１０を反転させ、該突出部１１０を上面１０６の上方に延在させることができる。この例では、ヒンジ部１１８が、フランジ部１１４および中央部１１６の上方または下方に延在する突出部１１０の平面を調整している。以下に、より詳細に記載するように、反応性材料部１００の対極にある平面間における、次元的オフセットの差は、低温時に（例えば、大きなロフト状の断熱特性を形成するために）より大きくなり、高温時に（例えば、断熱特性を低減するために）より小さくなると考えられる。換言すると、着用者の体温が上昇すると、動的材料は衣類の断熱特性を低減するよう反応し、着用者を良好に冷却し易くする。

他の態様において、動的構造に作用する温度がプログラムされたメモリ温度を超えた場合は、基材１０２を平らにし、Ｚ方向に用いられてきた追加材料（例えば、突出部１１０）の実現によって、それまで着用者に適用されていた圧縮力の量を低減することができる。結果的な反応の変化に関係なく、基材１０２によって部分的に形成される環境操作が誘引される。例えば、着用者の身体に接する材料の部分、締め付けによる気密性、および他の機械的変化を調整することによって通気性／透過性をよりよくし、着用者を冷却することができる。

図２は、本発明の態様に従う、例示的な反応性構造２００を示している。反応性構造２００は、上記の図１に関して記載した方法にて実施することができる。例えば、反応性構造２００は印刷構造とすることができ、物品の基材上や、ラミネート状構造のように適用されることになる転写材上に直接印刷される。さらに、反応性構造２００は、フィルム状の材料から形成することができる。反応性構造２００は、レーザーカット、ダイカットもしくはナイフカット、またはシート材料から所望の形状を抽出できる任意の他の手段によって切り取ることができる。

反応性構造２００は、例示的な格子構造として形成されている。しかしながら、均一に記載された図２の反応性構造２００は、本質的に例示的なものである。部材の勾配、ゾーン化および有機的なサイズ変更、整形および配向、ならびに格子を形成する空隙が企図されている。従って、任意の種類の構造が、本明細書に記載される機能的態様を達成するべく形成されると考えられる。さらに、格子状構造は、通気性／透過性および例示的な物品に関連して用いるための柔軟性を提供することができる。

図３〜７は、本発明の態様に従う、反応性構造３０２および非反応性構造３０４を利用した、活性状態３００にある例示的構成を示している。活性状態において、反応性構造３０２は拡張可能であるが、拡張しない非反応性構造３０４によってＸ−Ｙ平面における拡張が阻害されているため、Ｚ方向への拡張が生じている。Ｚ方向への拡張によって、反応性構造３０２と非反応性構造３０４との間に、オフセット３０６が生じている。オフセット３０６は、反応性構造３０２が、非反応性構造３０４が保持されているＸ−Ｙ面から拡張する際に「バブリング」効果のような測定値を表す。その結果、非反応性構造３０４は、反応性構造３０２がＸ−Ｙ面にて移動するのを抑制するための、ケージ状の構造として機能することができる。

例示的態様において、非反応性構造３０４は、寸法安定性非伸縮性材料であり、物品（または物品を形成している材料）上に印刷またはラミネートされている。反応性構造３０２部分は、回路状に作用する誘電エラストマアクチュエータである。しかしながら、反応性構造３０２は、活性状態において、不活性状態に比し大きなプログラム形状を有する、形状記憶ポリマー材料とすることもできる。

反応性構造３０２が活性化するとＺ方向に立体形状を形成することができ、これによって、例示的態様では、空気の取り込むため、または着用者から基材を引き離すために利用可能な、１以上の空間をもたらすことができる。

図４は、本発明の態様に従う、反応性構造３０２および非反応性構造３０４を利用した、非活性状態４００にある構成を示している。非活性状態において、反応性構造３０２は、実質的に非反応性構造３０４のＸ−Ｙ平面内に、幾何学的形状を維持することができる。その結果、Ｚ平面における、反応性構造３０２と非反応性構造３０４との間のオフセット３０８量は最小化される。

図５は、本発明の態様に従う、基材５０２上に配置された非反応性構造３０４の配置５００を示している。非反応性構造３０４は、特定の幾何学的配向のもと記載されているが、任意のサイズおよび／または形状とすることができる。

図６は、本発明の態様に従う、基材５０２上に配置された反応性構造３０２の配置６００を示している。反応性構造３０２は、特定の地幾何学的配向のもと記載されているが、任意のサイズおよび／または形状とすることができる。

図７は、本発明の態様に従う、基材５０２上の反応性構造３０２および非反応性構造３０４の配置７００を示している。図示されるように、例示的一態様において、反応性構造３０２は連続した回路状の幾何学形状であり、電気的に活性化されたエラストマで完全な回路を形成することができる。しかしながら、因子と対価の数に応じて他の構造を実施することができる。例えば、例示的一態様において、形状記憶ポリマーのような異なる材料が用いられる場合、連続的な性質は必要ないかもしれない。さらに、所望のゾーニングおよび／または柔軟性に応じて、反応性構造３０２および非反応性構造３０４の１つ以上の部分をそれぞれ終焉させると有利な場合もある。

図８は、本発明の態様に従う、複数の緯糸と経糸を有する織物８００を示している。経糸８０２，８０４および緯糸８０６，８０８は、本質的に例示的なものである。経糸および緯糸として特定されるこれらの要素は、本発明の態様において置換することができる。

１本以上の緯糸および／または１本以上の経糸は、少なくとも部分的に、形状記憶ポリマー材で形成される。例えば、繊維材料および／または糸状構造材を、本発明の例示的態様において実施することができる。本例示的態様では、経糸８０２，８０４が形状記憶ポリマー材で形成されているが、緯糸８０６，８０８は形状記憶ポリマー以外の材料で形成可能である。しかしながら、緯糸８０６，８０８もまた形状記憶ポリマー以外の材料から形成することや、形状記憶ポリマー材からなる代替品から形成することもできる。

織物８００における変形は、適用された刺激に対して動的材料が反応した結果生じるものである。変形には、選択位置における織物の「弛緩」、すなわち空洞８１２を生じさせる変形８１０を含むことができる。この例における変形８１０は、経糸８０２，８０４が、互いに反対方向に非線形であるプログラム形状に戻るよう刺激を受けることによって形成されている。プログラムされた形状に戻るとき、経糸８０２，８０４は互いに離間して変形８１０を形成している。

糸材料レベルの適用によれば、材料を「シェイキング」アウトすることによって、相互に作用する経糸と緯糸とによってもたらされる抵抗が低減されるため、経糸層および緯糸層における織物８００の自然な動きが許容され、経糸／緯糸におけるプログラムされた形状への変形が助長される。このように、織物８００が動くと、経糸８０２は、緯糸８０６によってもたらされる抵抗が小さくなり緯糸８０６に対して移動することができるため、プログラムされた形状に戻ることが可能となる。

活性化のための刺激が除去されると、織物材料８００は、経糸および緯糸が実質的に相互に直交する、従来のＸ／Ｙ織物構造に戻る。上記したように、経糸／緯糸の動きに対する抵抗を低減させることによって、織物材料は、従来の織物構造に容易に戻ることができる。さらに、プログラムされた形状に戻る、またはプログラムされた形状から戻るのを自助するためにも、経糸／緯糸には、動きに対する抵抗を低減する材料を選択することが企図されている。

図９は、本発明の態様に従う、プログラムされた変形部９０６を有する織物９００を示している。変形部９０６は、突起状の構造であり、織物９００の表面から外側に延在している。織物９００の経糸および緯糸の双方が、少なくとも部分的に動的材料から形成される。本例示的態様において、例えば、経糸９０２および緯糸９０４は動的材料から形成されている。本例示的態様において、織物材料９００は、特定の刺激（または該刺激の特定の強さ）が適用されると、変形部９０６を形成するようプログラムされている。変形部９０６が一般的な突起として図示されている一方で、任意の幾何学的構成として実施することもできる。例えば、波状の構造をプログラムすることができ、着用者の側の空気容量を増加させる、コルゲート効果のような効果を提供することができる。

図１０Ａ〜１０Ｃは、本発明の態様に従う、衣服の選択部１０００における、可変の開孔を示している。選択部１０００は、複数の開孔ゾーンを具えている。第１のゾーン１００２、第２のゾーン１００４、および第３のゾーン１００６が例示されている。

可変な開孔が刺激に反応すると、該開孔のあるエリアに変化（例えば、円形開孔の直径）をもたらす。このように、可変な開孔は、着用者（または任意のソース）に関連した熱エネルギーの増加に反応してより大きな通気孔を提供する、通気構造として利用することができる。刺激に基づいて様々な周長を有するようプログラムされた外周を印刷することによって、開孔の大きさを様々にすることができる。繊維／糸構造レベルで開孔を変化させることができ、開孔周辺を形成する放射状の繊維を操作することによって開孔を調整することができる。さらに、上記の開孔は、少なくとも部分的に、動的材料から形成されたラミネートで形成することができる。例えば、ゾーン（例えば、第１のゾーン１００２）は、衣服の一部に適用するよう、複数の開孔が形成されたラミネート部とすることができる。従って、衣服に適用されたゾーンは、孔の大きさ、形状および反応基準をカスタマイズすることができる。

図１０Ａにおいて、第１のゾーン１００２、第２のゾーン１００４、および第３のゾーン１００６はすべて、第１の大きさの複数の開孔１００８を具えている。図１０Ｂは、第２の大きさの複数の開孔１０１０を具える第１のゾーン１００２と、第１の大きさの複数の開孔を具える第２のゾーン１００４と、を有している。この例において、第１のゾーン１００２の開孔は、第２のゾーン１００４の開孔とは異なる形状および温度でプログラムされた、形状記憶ポリマーで形成されている。従って、第１のゾーン１００２の形状記憶ポリマーの反応を誘引するのに十分な温度に達したとしても、当該温度は、第２のゾーンに形成された孔に影響を与えるには不十分である。この活性化における差が、透過性レベルを調整するための、特には、様々な刺激レベルを伴うエリアを調整するための、ゾーン別のオプションを提供する。この活性化における差によって、様々な刺激レベルを有する特定の領域において、透過性レベルを調整するための、ゾーン別のオプションが提供される。

図１０Ｃは、第３の大きさの複数の開孔１０１２を有する、第１ゾーン１００２および第２ゾーン１００４の両方を示している。この例において、第１のゾーン１００２の開孔は、少なくとも２つの異なるプログラム形状を具えることのできる、３ステージの動的材料から形成することができる。第２のゾーン１００４に用いられる動的材料は、１つの形状のみプログラム可能な２ステージの動的材料から形成することができる。また、第２のゾーン１００４における開孔は、さらに他の大きさであり、より高レベルの刺激に反応して機能する。

上述したように、任意のタイプの刺激を、１つ以上の形状記憶材料を活性化させる目的で用いることができる。例えば、図１０Ａ〜１０Ｃにおいては熱エネルギーについて説明したが、湿気または光も同様に、形状記憶材料に刺激を与えることができる。

図１１Ａ〜１２Ｂは、本明細書で企図される１つ以上の態様において利用可能である、例示的な電気的活性ポリマー（ＥＡＰ）（他の例示的な動的材料）を示している。一般に、第１電極を形成するコアと、第２電極を形成する外表面と、を具える材料に電流を流すと、電極間に挟まれた変位可能な塊が所望の方向に配置されて形状が調整される。例えば、シリコーンのような物質を、電極のコアと外表面との間に挟み込むことが企図されている。電力がコアおよび外表面に適用されると、外表面をコアの方に引き寄せる引力が発生し、その結果、挟み込まれたシリコーンの塊が細長く変位し、定義された方向に材料が「成長」することとなる。

図１１Ａおよび１１Ｂは、導電性の外表面１１０２と、導電性のコア１１０４と、を有する電気的活性ポリマーのリボン１１００を示している。非活性状態で、リボン１１００は長さ１１０６を有している。しかしながら、活性状態では、図１１Ｂに示すように、リボンは長さ１１０８に相当する長さにまで伸長している。リボン１１００は、様々な方法で形成することができる。例えば、マルチ資材の押出加工が挙げられる。

図１１Ａ，１１Ｂと同様に、図１２Ａ，１２Ｂには、電気的活性ポリマー構造であるシリンダ１２００が示されている。シリンダ１２００は、外表面１２０２および内側コア１２０４を具え、不活性状態において長さ１２０６を有する。しかしながら、活性されると、シリンダ１２００の長さは図１２Ｂに示すように長さ１２０８に伸長する。

リボン１１００およびシリンダ１２００は、トリム状片、自動レーシング、触覚フィードバック装置等として用いることが企図されている。さらに、電気的活性ポリマーを用いた１つ以上の態様では、約３０％の伸長が可能であると考えられる。

図１３は、本発明の態様に従う、刺激に反応して格子間の隙間を埋める、形状変化構造１３００を示している。構造１３００は、２つの主要な構造から構成されている。第１の構造は、非反応性のフレームワーク１３０２であり、第２の構造は、反応性のフレームワーク１３０４である。刺激が与えられると、反応性のフレームワークが拡張する。かかる反応性のフレームワークの拡張によって、第１のフレームワーク１３０２と第２のフレームワーク１３０４との間にある格子間の隙間１３１０が埋められる。例示的一態様において、第２のフレームワーク１３０４は、電気的活性ポリマー部１３０８と、導電性のリンク部１３０６とから形成されている。導電性のリンク部１３０６は、２つの電気的活性ポリマー部１３０８の間における、電流の伝送を容易にする。さらに、第１のフレームワーク１３０２および第２のフレームワーク１３０４は、それぞれ形状記憶ポリマーから形成可能である。

図１４は、本発明の態様に従う、膨張性構造を形成している幾何学的材料１４００の平面図を示している。平面状の材料１４００は、基材１４０２の一方の面上に形状記憶ポリマー材１４０４が、反対の面上に形状記憶ポリマー材１４０６が適用されて形成されている。換言すると、形状記憶ポリマー材１４０４は、基材１４０２の上面に印刷されているか貼付けされており、同様に、形状記憶ポリマー１４０６もまた、基材１４０２の底面に印刷されているか貼付けされている。形状記憶ポリマー材１４０４は、図１５に示すように、第１の方向（対向する形状記憶ポリマー材１４０６から離れる方向）に延びるようプログラムされており、形状記憶ポリマー材１４０６は、第２の方向（形状記憶ポリマー材１４０４から離れる方向）に延びるようプログラムされている。

図１５は、本発明の態様に従う、第１の方向の延びる形状記憶ポリマー材１４０４、および該第１の方向とは反対の方向に延びる形状記憶ポリマー材１４０６の斜視図である。この構成は、１以上の刺激に反応を示す、立体化した織物を形成している。ここでは、形状記憶ポリマー材が記載されているが、形状記憶ポリマー材１４０４および／または１４０６を、磁気反応性の材料やその他の代替的材料とすることもできる。形状記憶ポリマー材１４０４および１４０６の、他の構成、形状、サイズおよびプログラム形状が企図されている。

上述したように、図１５に示すディメンション化した織物を得るために、形状記憶ポリマー材１４０４と、その上に結合された形状記憶ポリマー材１４０６とを有する織物を、形状記憶ポリマー１４０４および１４０６の配置に整列されたモールド内に挿入し、適切な上向きよび下向きの形状を形状記憶ポリマー材に関連付けることが企図されている。いったん配置されると、モールド自体および／または外部ソースによって、形状記憶ポリマー材１４０４および１４０６に適当なエネルギー（例えば、熱エネルギーや光エネルギー）を適用して、該形状記憶ポリマー材１４０４および１４０６を、モールドにより与えられる形状にプログラムすることができる。

図１６〜１９Ｂは、本発明の態様に従う、物品に組込まれたベント構造を開閉する、形状記憶材を用いてなるレフレックスなベント構想を示している。特に、図１６には、ジャケット１６００のような物品であって、レフレックスベント１６０２が肩の後ろの領域に組込まれたものが示されている。熱エネルギーや湿気のような刺激に反応して、レフレックスベント１６０２は１つ以上の開口部１６０４を開閉し、該開口部を露出または隠蔽する。レフレックスベント１６０２が開口１６０４を露出すると、ジャケット１６００の第１面側から他方面側へと通気することができる。ここでは、他の従来の通気方法と同様に、気流によって物品の内側の温度調節を容易にしている。さらに、レフレックスベント１６０２は、雨のような湿気にも反応することができ、雨のときには通気孔を閉じることができるものと企図されている。レフレックスベント１６０２が閉じると、開口１６０４が外部の湿気から遮蔽され、ジャケット１６００の内部への湿気の進入を制限する。ここには、ジャケット１６００が記載されているが、レフレックスベントは任意の物品に組込むことができる。

図１７は、本発明の態様に従う、ベントアセンブリ１７００を示している。ベントアセンブリ１７００は、例示的一態様として前述した、図１６に示すジャケット１６００に組込むことができる。ベントアセンブリ１７００は本体部１７０２を具える。本体部１７０２は、ベントアセンブリ１７００を熱および／または圧力によって物品に接合することが可能な、熱転写材料とすることができる。本体部１７０２の物品への接合は、形状記憶ポリマー材を所望の形状にするのに十分な温度にて行われることが企図されている。

ベントアセンブリ１７００は、形状記憶ポリマーからなるヒンジ部１７０４をさらに具える。ヒンジ部１７０４は、折曲げ線１７１４および１７１６に位置している。これらの折曲げ線によって、ベント部１７１０は、フランジ部１７０８および１７１２から分離されている。ヒンジ部１７０４の各々は、刺激を受けて活性化すると、折り目が重複している状態（例えば、折り畳まれている状態）から、一般的な平面状態（例えば、平坦な状態）になるよう試みるが、かかる平面状態では、ベント部１７１０が通気の目的で外部環境に露出される。

図１８は、本発明の態様に従う、物品に組込まれたベントアセンブリ１８００の開口状態を示している。ベントアセンブリ１８００は、本体部１７０２、ヒンジ部１７０４、フランジ部１７０８，１７１２、およびベント部１７１０を具えるが、これらはすべて図１７に関して記載した構成要素と同様である。この側面透視図において、ベントアセンブリは、物品の一部１８０２と結合している。物品の一部１８０２は、衣料品上のパネルであることが企図されているが、任意の物品の一部とすることもできる。ベントアセンブリの開口する性質によって、物品の一部１８０２の一方面側から他方面側への多量の通気が可能になる。図示していないが、ベント部１７１０における開口部と整合する位置に、複数の開口が部分１８０２を介して延在することができる。

図１９Ａは、本発明の態様に従う、ベントアセンブリ１９０２の閉口状態を示している。この簡略化された側面透視図では、ヒンジ部が折れた状態となり、フランジ部および物品との結合部分１８０２をベント部にオーバーラップさせることによって、ベントアセンブリが閉口している。図１９Ｂに示すのは、積み重ねられた一連のベントアセンブリ１９０２であり、ここでは、所望の透過性（例えば、空気および／または湿気の移動）を達成するために連係して利用することができる、２つ以上のベントアセンブルが実演されている。

［立体構造］
動的材料は、例えば、図１〜９および図１３，１４に示すような、１以上の刺激に反応する、立体（ディメンション化した）構造を形成するよう実施することができる。立体構造は、有効容積を形成して、空気および／または湿気の移動に影響を及ぼすことができる。例えば、動的材料は、熱エネルギーに反応して物品のロフト（すなわち、絶縁性の容量部分）を変化させるために用いることができる。この例では、物品（例えば、シャツ、ズボン、下着、アウターウェア）の着用者の活動量が（例えば、運動競技に参加するなどして）増し、体温が上昇し始めると、物品は、着用者によって放出された熱エネルギーの増加に対する機械的反応に基づき、物品の１箇所以上で断熱性を低減する。同様に、外部の熱エネルギー（または任意の他の刺激）が変化したとき、物品はそれらの変化に適用することができる（例えば、周囲温度が下がったとき、動的材料は物品にロフトを増やして、断熱係数を増加させる）。ここに、立体構造の追加の例が示されている。しかしながら、本明細書に記載された追加の態様およびかかる態様の導電体もまた、本発明の潜在的な実装であり、物品に組込まれた動的材料を有し、動的にディメンション化する動的材料を達成するためのものである。

立体構造は、膨張性構造を組込む、および／または、膨張性構造を活用することによって、１以上の所望の特性を達成することができる。膨張性の構造は、負のポワソン比を有する構造である。構図が負のポワソン比を有すると、当該構造の長手方向軸における正の歪は、正の歪を有する材料内で反対向きの歪を生じさせる（すなわち、断面積を増加させることになる）。換言すると、膨張性構造は、適用された伸縮力に直交する向きに拡大するが、これは、縦軸方向に延伸すると断面方向に薄くなる、正のポワソン比を有する材料とは反対である。本明細書に記載されるいくつかの立体構造は、動的材料の独特のジオメトリおよび配向によって、負のポワソン比を達成している。動的材料のみから膨張材料を形成することや、動的材料を、該動的材料の長手方向への拡大または収縮を許容するキャリア材料と組み合わせることによって、物品の直交方向に同様の拡大／縮小を生じさせることができる。例えば、動的材料が物品の第１の方向に膨張するとき、物品は当該第１の方向と直交する少なくとも１つの方向（例えば、幅方向まはた厚さ方向）にも拡張することができる。本明細書には、膨張性構造が記載され図示されているが、本発明の態様は膨張性構造に限定されない。正のポワソン比を有する構造を、本発明の態様において実施可能であることが企図されている。

膨張性構造のコンセプトでは、物品は、形成される物品の構造的な態様を維持しつつも、自然曲線を描いて着用者のような有機的な対象物の形状に形成可能である。例えば、着用者の関節領域（例えば、膝、方および肘）は、配向および配置が多種多様に変化するため、構造的な態様を提供するフォームフィット構造とすることが望ましい。構造的な態様は、着用者のからだからのリフトオフの動的な変更、ロフトの形成、または他の熱調整機能を容易にすることができる。さらに、「立体的に」ということが、Ｚ方向への変化を達成することとして記載されるが、膨張性構造は、例示的態様において、材料の少なくともＸおよびＹ方向に負のポワソン比で動作することが企図されている。

図２０は、本発明の態様に従う、キャリア材料２００１上に形成および配向された、動的材料部の例示的な膨張性構造２００を示している。前述したように、動的材料は、形状記憶ポリマー（例えば、形状記憶ポリマーとバイアス材料の複合体）とすることができる。この例では、動的材料の一様な形状が、キャリア材料２００１上に特定のパターンで配向されている。例えば、円形領域２００２の周りに放射状のパターンを特定することができ、該円形領域２００２は、円形領域に対して第１の相対配向にある部分２００４，２００６および２００８と、円形領域に対して第２の相対配向きにある部分２０１０，２０１２および２０１４と、を具える。第１の相対配向にある部分２００４，２００６，２００８は小配向部と称される一方で、第２の相対配向にある部分２０１０，２０１２，１０１４は大配向部と称される。大配向部は、２辺の変曲点の間に延在する部分の、２等分線に沿う長手方向長さに由来する。換言すると、小配向部は、円形領域２００２に近接して短端部を有する。短端部とは、当該端部の最広幅間に延在する垂線から、当該部分の長手方向軸上の端部までの部分をいう。大配向部は、当該部分の最広幅間に延在する垂線から、当該部分の長手方向軸上の端部までがより長い。

膨張性構造２０００は、円形領域２００２周りに、大配向部と小配向部とを交互に配置したシーケンスを実施している。図２０に図示される円形領域２００２は、単なる例示に過ぎない。以下の図２１〜２４に記載するように、配向部２００４，２００６，２００８，２０１０，２０１２および２０１４を具える膨張性構造２０００は、下層のキャリア材料２００１に立体的変化をもたらし、図２０に記載されたＸ−Ｙ平面に対してＺ方向の立体的な形状をもたらす。このＺ方向の変化は、関連する物品の断熱値に影響を与える目的で用いることができ、温度低下に伴って断熱性を増し、温度上昇に伴って断熱性を低減する。

図２１は、本発明の態様に従い、図２０に記載した膨張性構造２０００と同様のパターンに、配置線を記載した膨張性構造２１００が示されており、刺激に反応して所望のＺ方向の変化を達成するための、相対的な配向および配置が示されている。

例えば、点２１０２に対して放射状に配向された配向部の長手方向軸は、点２１０２と交差している。配向部２１１４について、例示的な長手方向軸２１１２が記載されている。長手方向軸２１１２に直交し、配向部２１１４の最広幅間に延びる線分２１１０も記載されている。図２０に関して記載したように、配向部の大小は、線分から配向部２１１４の端部までの間の、長手方向軸に沿う長さに基づき決定される。点２１０４は、長手方向軸２１１２と、線分２１１０との交点で定義される。この例では、大配向部の各点を繋ぐと正三角形が形成されるため、点２１０４は頂点と称することができる。例えば、頂点２１０４および２１０６が、線分２１０８によって接合されている。線分２１０８は、正三角形の辺を形成し、配向部の機能的パターンをある程度相対的に定義する。

頂点間に延びる線分は、小配向部の最広幅を定義する線分も形成している。従って、三角形の線分の各辺は、共通の中心点に対して放射状に配向された、小配向部の長手方向軸に直交している。線分２１１６で示される三角形の線分は、点２１２０にて配向部２１１８の長手方向軸と直交している。線分２１１６は、配向部２１１８を通過する際に、該配向部２１１８の最広幅を画定している。以下、図２２にさらに詳述するように、点２１２０のような三角形の線分の中点が立体的変化をもたらすヒンジ機能を果たし、得られた構造の膨張性質を容易に促進する。

図２１に記載された種々の点および線分は、本発明の目的を達成する目的で形成された、独自の配向パターンを例示するために提供されていると理解されたい。これらの点および線分は、実際の物品においては不可視であるが、本明細書では、様々な部分の独自の関係性を理解する一助とするべく提供している。

図２２は、本発明の態様に従う、膨張性構造における部分的な関係を説明する、例示的な関係三角形２２００であり、第１状態２２０４が実線で、第２状態２２０６が破線で示されている。例示的な関係三角形は、図２０，２１および図２３〜２７の例示的態様に記載された部分に関して実施できる。例示的一態様において、関係三角形の第１状態２２０４では、Ｚ方向の次元性がより大きいであろう関係三角形を有する第２状態２２０６と比較して、物品のＺ方向の次元性が最小限である。

関係三角形における、第１状態２２０４から第２状態２２０６への変化は、頂点および関係三角形の中点に配置された動的材料部の結果生じ得るものである。例えば、動的材料は、そうでなければ実質的に平坦な材料から構造要素を形成する、複雑な空間曲線に依拠した（例えば、以下の図３１−３６に示したような）立体形状を形成することができる。

関係三角形２２０４の第１状態を実線で示した。例えば、２つの頂点２２１４，２２１６は、双方間に延びる線分を有し、該線分は、中点２２１２によって、第１線分部２２０８と第２線分部２２１０とに分割されている。第１状態において、線分部２２０８，２２１０は実質的に平行な関係にあり、頂点２２１４，２２１６間に、見掛け上、直線状の線分を形成している。

破線で示されている第２状態２２０６では、頂点および中点における動的材料の形状変化によって関係三角形が歪み、頂点および中点の空間的関係が異になる。例えば、第２状態における頂点２２１５は、第１状態における頂点２２１４である。第２状態における中点２２１３および頂点２２１７は、それぞれ第１状態における中点２２１２および２２１６である。線分２２１１が頂点２２１５と中点２２１３との間に延在し、線分２２０９が、頂点２２１７と中点２２１３との間に延在している。線分２２１１および線分２２０９は、実質的に平行な関係になく、頂点２２１５と２２１７との間には直線状の線分は形成されていない。第１状態２２０４の関係三角形と第２状態２２０６の関係三角形に示された、頂点および中点の位置の差が、動的材料の変化により実現される変化である。

図２３は、本発明の態様に従う、動的材料部およびキャリア材料から形成された、ディメンション化した状態（例えば、図２２の第２状態）にある膨張性構造２３００である。本例示における動的材料は、動的材料部間の例示的な関係三角形の特性が変更されて、線分１３０６と線分２３０８とが、中点２３０４にて平行関係から分岐している。このディメンション化した状態は、以下の図２４にさらに図示されており、中心点２３０２から延びる軸方向要素によって部分的に定義された形成面が示されている。

図２４は、図２０，２１および２３で説明した構造と同様の、本発明の態様に従う、ディメンション化した状態にある膨張性構造２４００を示している。この例示では、Ｚ方向の次元は負の方向、すなわち、図２４の透視平面から離れる方向に立体的に延びている。換言すると、図２４において形成される次元性は、図２４が図示される平面の内側（例えば、下方に）に延びている。しかしながら、次元性は上方または別の方向にも延長することができる。

図２４は、本発明の態様に従う、織物または物品の他の部分のようなキャリア材料上に配置された、部分２４０２のような非平面配向の複数の動的材料部を示している。図２４は、本発明の態様に従う、織物または他の物品の一部のようなキャリア材料状に配置された部分２４０２に例示される、非平面配向にある多数の動的材料部を示している。動的材料部は、図３１−３６にてより詳細に説明するように、複雑な曲線（例えば、凹状曲線と交差した凸状曲線）を形成することができる。図示するように、小配向部および大配向部は、前述の関係三角形を形成するよう相互作用している。例えば、図示した状態において、線分２２０４は、中点２４０８から分岐しているため、線分２２０６とは平行関係にない。同様に、動的部分が平面状態から形状を変えるときに、中点２４０８が、例えば中点２４１０のような、関係三角形の他の中点に近づくこともできる。中点の収束は、例示的態様の関係三角形位置における、物品のＺ方向の変化に関連している。動的材料の形状変化は、物品の第１平面からＺ方向に延びる多面的（例えば６面の）ボリュームを形成する。図２１〜２４には角度が付与された面が図示されているが、図３４〜３６に記載されるように、湾曲した面も実施可能であると理解されたい。

再度、図２１，２４を参照すると、図２１には膨張性構造の第１状態が、図２４には膨張性構造の第２状態が図示されている。例示的態様において、膨張性構造の第１状態は、暖かい環境や、着用者の体温が膨張性構造の第２状態における温度よりも高い場合に適している。例えば、衣料品のような物品の場合、ディメンション化状態が小さいと熱伝達が良好になり、冷却効果がもたらされる。膨張性構造の第１状態は、図２４の第２状態に比し立体構造が小さい。換言すると、図２４の第２状態は、例示的態様において、図２１の第１状態で得られる断熱係数よりもより大きな断熱係数が得られる。

図２５は、本発明の態様に従う、キャリア材料２５０１および複数の動的材料部が形成された、他の膨張性構造２５００を示している。動的材料部間に延びる実線は、動的材料部間の配向性とジオメトリとの関係を強調するために引いたものである。これらの実線は説明の目的で引いたものであり、かような線を、本発明の例示的態様におけるキャリア材料２５０１上に形成することを企図していない。

図２１−２４に記載された、大配向部と小配向部を有する動的材料部とは異なり、膨張性構造２５００の動的材料部は本質的に均一である。大配向部および小配向部を具える態様は、いくつかの局面において構造的な利点を提供する一方で、均一な性質はいくつかの局面において製造上の利点を提供することができる。しかしながら、本発明の態様では、物品の１以上の特定の場所において、少なくとも１以上の他の配置を用いることを企図している。

膨張性構造２５００は、関係三角形の頂点および中点に配置された動的材料部を具えて構成されている。例えば、基準点２５０２を中心として、配向部２５０６，２５１０および２５１４が、該基準点２５０２を中心とする関係三角形の頂点に位置している。なお、膨張性構造の負のポワソン比を達成するには、一般的な関係三角形の頂点を形成しているこれらの動的材料部が、別の関係三角形の中点も形成する必要がある。換言すると、例示的態様において、第１の関係三角形の頂点を形成している動的材料部の活性化部分が、他の関係三角形の頂点と交差することはない。基準点２５０２を中心とした関係三角形の中点とは、点２５１２，２５０４，２５０８である。

図２６は、本発明の態様に従う、図２５に記載された構造と同様の動的材料パターンを有する、膨張性構造２６００のディメンション化された透視図を示している。具体的には、代表的な中心点２６０２が示されており、該中心点２６０２において、膨張性材料が非立体的状態にある平面から正のＺ方向に拡がっている。図示するように、動的材料部２６０４は、頂点２６０６にてクリンプ点を伴い、複雑な形状を形成している。以下の図３１−３３に図示されるように、複雑な形状は、結合点（例えば、クリンプ点）を形成しているたわみの、逆方向の交点に基づいている。

図２７は、本発明の態様に従う、図２５に記載された構造と同様の動的材料パターンを有する膨張性構造２７００の、図２６に示したディメンション化した状態の、裏面を示す斜視図である。このように、関係三角形２７０６は、例示的関係三角形の中心点２７０４の負のＺ方向に、立体的なたわみを呈するように描かれている（収束する途中に中間点があるため、６つの面が形成されている）。キャリア材料２７０２の反対面に配置された動的材料に起因する中心点の偏向により、当該材料の立体構造が形成されている。

図２１−２７には、関係三角形の配向の頂点および中心点に配置された動的材料によりもたらされる、複雑な形状（例えば、波形状）を利用して構造的態様を達成する構成が記載されており、図２８−３０には、構造的態様を達成する単純な曲線／接合点を実質的に利用する代わりに、動的材料の機械的属性を活用する膨張性構造が記載されている。換言すると、図２１−２７に図示したように、動的材料を近接する関係三角形間に延在させるのではなく、図２８−３０の動的材料は、相対的な関係三角形（例えば、動的材料が配置された関係三角形）を実質的に関節接合させている。

図２８は、本発明の態様に従う、単一のベントが形成された動的材料部を有する、膨張性材料２８００の例示的パターンを示している。例えば、例示的な関係三角形は、例示した中心点２８１０を中心として形成され、キャリア材料２８０２上に配置される動的材料部２８０４，２８０６および２８０８を有することができる。図２１−３０に記載される関係三角形の一般的な相対配向が類似している一方で、上述したように、接合する面や配向部に立体的態様を生じさせるための、動的材料の用い方が異なる。

図２９は、本発明の態様に従う、図２８の膨張性構造が、複数の次元にディメンション化した状態２００９を示している。中心点２９１０を有する関係三角形は、例示の目的で図示したものであり、動的材料部２９１２，２９１４および２９１６が該中心点２９１０から放射状に延在している。この例示的態様において、動的材料部の各々は、関係三角形の頂点から、例示的な中心点２９１０に延びる曲げ軸を中心としている。さらに、この例示的態様において、動的材料部は、該動的材料部により提供される（または部分的に定義される）関係三角形の内側に配置されている

動的材料部は、長手方向軸に沿って延びる線に対して湾曲することができ、該長手方向軸に沿って延びる線は、曲げ作用によって反対側の動的材料部を収束させることができる。動的材料はキャリア材料に貼り付けされているか、そうでなければキャリア材料に結合／形成されており、これらの撓み軸にて折れ曲がって立体化構造を形成する。

図３０は、本発明の態様に従う、ディメンション化した状態にある図２８の膨張構造３０００を示している。図３０では、動的材料部（例えば、動的材料部３００６）の作用によって、中心点３００２を中心とした関係三角形の中点に動的材料を用いずとも、中点３００４にて撓むことが可能となる。例えば、関係三角形の頂点における動的材料部と、隣接する関係三角形の頂点における動的材料部との相互作用によって、中点に撓みがもたらされる。

図３１は、本発明の態様に従う、例示的な動的材料部３０００を示している。上述し、且つ以下の図３７Ａ−３７Ｄにより詳細に記載するように、動的材料は統合、適用、または結合することができ、そうでなければ、基板となるキャリア材料と物理的に協働することにより、刺激に反応してキャリア材料の立体的変化を誘引することができる。キャリア材料は、上述したように、物品の一部を形成する任意の種類の材料とすることができる。例えば、キャリア材料はニット、織物、押出成型材料、不織布またはその他の柔軟な材料など、物品の一部を形成可能な材料とすることができる。

動的材料部３０００は、一般に、露出した上面３１０２を有する長方形部材として描かれる。しかしながら、上記し且つ所期されるように、動的材料部は任意の形状（例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、五角形、六角形または有機物の形状）とすることができる。複雑な形状を図示し易くするために、図３１（および図３４以降）には、長方形の動的材料部を記載した。

動的材料部３０００は、動的材料部３０００の延在長さ方向に延びる、長手方向軸線３１０４とともに記載されている。上述したように、長手方向軸線３１０４は、関係三角形から伸びる線分、例示的実施形態においては関係三角形の中心点から延びる線分を形成し、又は該線分と整列させることができる。以下の図３２および３３に図示されるように、長手方向軸線上で、動的材料部３０００が正の方向および負の方向の双方に関節接合する。動的材料部３０００に立体的変化をもたらすのは、共通軸に沿う、正・負の関節運動の相互作用である。これにより、長手方向軸線３１０４、第１の遷移線３１０６および第２の遷移線３１０８の交点である頂点（例えば、クリンプ点）がもたらされる。

遷移線３１０６，３１０８において、動的材料部３０００は、長手方向軸３１０４に沿って負の関節接合から正の関節接合に移行する。さらに、遷移線３１０６，３１０８は、例示的な膨張性構造の関係三角形の側面に沿って整列している。本明細書で使用される関係三角形という用語は、動的材料部とその関節接合位置との位置関係の指標として用いられているが、例示的態様においては、任意のジオメトリパターンを、動的材料部３０００の１つ以上の関節接合位置に沿って整列可能であることが企図されている。例示的態様において、遷移線３１０６と長手方向軸線２１０４との間の角度は、長手方向軸線２１０４と遷移線３１０８との間の角度と同じである。例示的態様において、遷移線と長手方向軸線との間の角度は、小面３１１４（および小面３１１６）において２２．５°〜３７．５°である。従って、遷移線３１０８と遷移線３１０６との間の角度は、４５°〜７５°の間である。例示的態様において、遷移線３１０８，３１０６間の角度は６０°である。例示的態様において、他のジオメトリ関係が企図されるとき、７５°超の角度や、４５°未満の角度など他の角度とすることもできる。

動的材料３０００は、長手方向軸線３１０４と遷移線３１０８，３１０６との間に、少なくとも４つの小面を形成している。図中、小面は３１１０，３１１２，３１１６および３１１４である。小面３１１０および３１１２は、（図３２に示されるような）Ｖ状構造を形成し、小面３１１６および３１１４は（図３３に示されるような）逆さまのＶ状構造を形成している。例示的態様において、動的材料部３０００の配向は、最終的な立体構造に影響する。例えば、前述した図２０の大配向部（例えば、配向部２０１０，２０１２，２０１４）は、図２０のほぼ円形領域２００２に配向された小面３１１０，３１１２を有することとなる。さらに、図２０の小配向部は、図２０のほぼ円形領域２００２に配向された小面３１１６，３１１４を有することとなる。換言すると、小面３１１６，３１１４は、関係三角形の頂点を形成する一方で、小面３１１０および３１１２は関係三角形の中点に沿って配置されている。

図３２は、本発明の態様に従う、切断線３２−３２に沿う動的材料部３０００の断面を示している。動的材料部３０００は、上面３１０２および底面３２０４を有して図示されている。同様に図示されているのが、長手方向軸線３１０４から延びる小面３１１４，３１１６である。

図３３は、本発明の態様に従う、切断線３３−３３に沿う動的材料部３０００の断面を示している。動的材料部３００は、上面３１０２および底面３２０４を有して図示されている。同様に図示されているのが、長手方向線３１０４から延びる小面３１１０，３１１２である。

上述した図３１と同様に、図３４には、本発明の態様に従う動的材料部３４００が示されている。具体的には、動的材料部３４００は、複素曲線を形成している凸状曲線および凹状曲線に依拠しており、これによって（複雑な形状の）次元性を形成するための構造形態が提供される。例えば、遷移円弧３４０８，３４０６上に形成された小面３４１０，３４１２は、以下の図３６に示すように、この例においては凸状である。遷移円弧３４０８，３４０６のそれぞれの下に形成された子面３４１６，３４１４は、以下の図３５に示すように、この例においては凹状である。

遷移円弧３４０６，３４０８の半径は、動的材料部間の位置関係に応じて変えることができる。図３１について述べたように、長手方向軸線３４０４から離間した遷移線の角度は、遷移円弧を定義している半径を変更可能であるのと同様に変更することができ、これによって、複数の動的材料部が同時に使用されたときに、所望の構造およびその結果の次元を達成することができる。

図３５は、本発明の態様に従う、切断線３５−３５に沿う動的材料部３４００の断面図を示している。子面３４１４，３４１６は、凹状の曲線構造として示されている。

図３６は、本発明の態様に従う、切断線３６−３６に沿う動的材料部３４００の断面を示している。子面３４１０，３４１２は、凸状の曲線構造として示されている。

このように、例示的態様において、複合的な曲線／湾曲部を実施して、動的材料から構造部材を形成することができる。複合的な曲線／湾曲部の例は、少なくとも図２０および２５に関連して記載されている。例示的態様では、動的材料から単一の曲線／湾曲部を実施することができる。単一の曲線／湾曲部の例は、少なくとも図２８に関連して記載されている。さらに、単一の、および／または、複合的な曲線／湾曲部の任意の組合せを一般的な物品に用いることができ、これによって動的材料による次元性に所望の変化を実現できることが企図されている。

以上より、シャツ、ズボン、ショートパンツ、アウターウェア（コート、スノーパンツ、レインパンツ）のような衣料品、または着用するための他の任意の衣服は、動的材料によって下層のキャリア材料に適用される力に基づき形状変化できる、膨張性構造を有して形成することができる。これは、人為的な、関連性のない入力による力とは対照的である。動的材料は、衣料品への適用が企図されているため、動的材料が組込まれたキャリア材料は、一般的に衣料品に用いられる材料のように本質的に柔軟であることが企図されている。キャリア材料上には、多くの動的材料部が配置されている。例えば、動的材料部は、共通点に対して放射状に配置できることができる。この例では、複合的な形状（例えば、点状のクリンプを形成する複合的な屈曲部、および円弧状のクリンプを形成する複合的な曲線）が、動的材料部によって形成されることが企図されている。動的材料によって、熱エネルギーのような刺激が感知されると、第１の厚みから第２の厚みへと変化するキャリア材料および動的材料によって、膨張性構造が形成される。構造の「厚さ」とは、結合した材料の厚さに限定されず、むしろ動的材料のテセレーションや移動によって形成される、立体的な寸法をいう。換言すると、構造の「厚さ」は、動的材料によってディメンション化された形状にない平面状態と、ディメンション化された状態とにおける、関係三角形の中心点のオフセット距離に基づいて測定される。さらに換言して言えば、「厚さ」という用語は、膨張性構造部分のオフセットによって形成される、ロフトがなす体積の値とすることもできる。

動的材料を組込むことによって、ディメンション化するよう形成された製品の製造方法には、数多くの企図された方法がある。例えば、動的材料は物品に組込むことができる。動的材料を物品に組込むためには、動的材料のラミネートをキャリア材料へ適用する方法、動的材料をキャリア材料に印刷する方法、および／または、動的材料を繊維レベルで組込む方法（例えば、製造されたキャリア材料に、動的材料が注入されたファイバーを挿入する）等を含むことができる。動的材料の組込みは、物品の任意の製造工程で行うことができる。例えば、組込み工程の後、組立て工程中、または物品の材料が扱われている任意の段階で行うことができる。さらに、動的材料は、２次元的に組込まれ、その後に３次元形状にティーチングされることができる。さらに、動的材料は、２次元的に挿入されて比較的２次元形状にティーチングされた後に、３次元形状に形成されることができる。

当該製造方法における追加の工程として、１以上のバイアス部を組込む工程を含むことができる。バイアス部は、動的材料と同時に（または一緒に）統合することができる。バイアス部は、後の段階（例えば、ティーリング工程）で組込むことができ、もしくは、動的材料が１以上のティーチング工程を経た後に組込むこともできる。バイアス材料は、動的材料について記載された、印刷、接着、ラミネート、繊維レベル、および／または、機械的結合等の方法にて組込むことができる。

例示的態様において、動的材料が組込まれた物品の製造方法に係る他の工程は、動的材料を第１の形状にプログラミングする工程を含む。前述したように、プログラミング工程は、材料を、該材料の閾値を超える刺激に曝す工程を含むことができる。例えば、形状記憶ポリマーである動的材料である場合、ティーチング工程では、該材料のガラス転移温度付近またはそれを超える温度の熱エネルギーを実行することができる。

例示的態様において、動的材料が組込まれた物品の製造方法のさらに他の工程は、動的材料を、該材料を第２の形状から第１の形状に変化させるのに十分な刺激にさらす工程を含むことができる。この例において、第２の形状は、ロフト状の体積（例えば、第１の形状よりも肉厚である）を形成するディメンション化した形状とすることができる。熱エネルギーのような刺激を印加すると、動的材料は、第２の形状から第１の形状に変化する。例示的態様において、第２の形状から第１の形状への変化を誘引する刺激の印加は、ティーチングされた通りに形状を記憶した第２の形状を確実にするよう用いることができる。

［透過性構造］
本発明の態様は、動的材料を用いて、物品の透過特性を変化させることができる。例えば、少なくとも図１０Ａ−１０Ｃおよび図１６−１９Ｂについて記載したように、動的材料によって物品を操作することによれば、空気流動および／または湿気移動をもたらす透過性を変化させることができる。本発明のさらなる概念は、以下に説明する図３８−４２に記載された物品において、動的材料の透過性を促進することを企図している。

図３８は、本発明の態様に従う、一連の動的材料線分３８００を示している。動的材料は、物品の一部に形成されたキャリア材料に結合され、該材料上に形成され、該材料に組込まれ、もしくは該材料に接続された線分を形成している。線分３８０２のような動的材料線分は、刺激に反応して線分およびキャリア材料の関連する部分の伸長を誘引する。例えば、熱エネルギーの増加（例えば、着用者の体温上昇など）に反応して、動的材料線分は、端から端まで伸長する。線分の長さは、動的材料が１つ以上のジグザグ状の線分間の角度を増すことによって大きくなる。

図３９は、本発明の態様に従う、動的材料によって作動する透過構造３９００が、「閉口」配向にある状態を示している。線分３９０６および３９０８のような一連の動的材料線分は、２層の材料と関係している。２層の材料は、上層材料３９０２および底層材料３９０４を有している。上層材料３９０２および底層材料３９０４は、これらの層を介して延在する「ギル」部（いわゆる「エラ部」）を形成する、互いに逆向きに対応している半タイヤモンド形の切込みを有している。ギル部はダイヤモンド形の外観を呈し、このダイヤモンド形は、上層材料３９０２の半ダイヤモンド形の切込みと、該切込みとは反対向きである、底層材料３９０４の半ダイヤモンド形の切込みと、を相互に合せることによって提供される。

以下の図に記載されるように、動的材料線分３９０６，３９０８が刺激（例えば、熱エネルギーの増加）に反応して伸びると、底層材料３９０４は、上層材料３９０２の半ダイヤモンド形の切込み幅の減少によって横方向に圧迫され、底層材料３９０４のギルの線分に、上向きの「パッカリング（しわ寄せ）」する。動的材料線分が底層材料３９０４を介して伸びると、上層３９０２に同様の動作が生じる。この調整されたパッカリング動作によって、ガスおよび水分が通過できるチャネルが形成される。

図４０は、本発明の態様に従う動的材料によって作動する透過構造４０００が、「開口」配向にある状態を示している。図４０には、動的材料線分が図示されていないが使用されているものと企図される。動的材料線分は、例示的態様において、上部材料の上面上、底部材料の底面上、および／または上部材料と底部材料との間に配置することができる。

動的材料が上部材料４００１に延在しているため、透過性構造４０００は、底部材料の「パッカリング」効果をともなって開口状態にある。例えば、底部材料は、第１ギル部の上面４００２および第１ギル部の底面４００４を有する。第１ギル部は、また、上層部４００３を伴う上部材料４００１から形成されている。第２ギル部は、上部材料４００１の上層部４００６を伴って記載されている。第２ギル部は、さらに、上部材料４００１を介して延びる底部材料から、該底部材料の上面４０１０を伴って形成することができる。この第２ギル部は、熱、空気、および水分を、動的材料によって作動する透過構造４０００を介して移送するための開口を提供し、第２ギル部に形成された開口は、参照番号４００８で特定されている。例示的態様において、上部材料のギル部が底部材料を介して延びるとき、パッカリング効果が底部材料に反復される。

図４１は、本発明の態様に従う、図４０の切断線４０−４０に沿う断面図を示している。上部材料４００１および底部材料４１０２は、各層における半ダイヤモンド形の切込みによって形成されたギル部の交絡を伴って記載されている。例えば、上部材料４００１の第１ギル部の上面４００３は、底部材料４１０２のギル部の下を通って描かれている。この第１ギル部の底部材料４１０２は、上面４００２および底面４００４を有する。第２ギル部は、底部材料４１０２の下を通る第２ギル部上に、上面４００６を有する上部材料４００１を有するよう描かれている。第２ギル部の底部材料４１０２は、開口構造において、上部材料４００１の上を通ってむき出しの上面４０１０を有する。動的材料の動作による第１ギル部および第２ギル部の開口は、熱や水分をより容易に通過させせる、第２の開口４００８を形成する。

図４２は、本発明の態様に従う、動的材料によって作動する透過構造４２００の開口状態を示している。より詳細には、動的材料によって印加される力の相対的方向が、空気の通り道となるチャネルの開口をもたらす方向を示すよう記載されている。温度上昇が大きいほどより大きな力が印加され、ギル構造の開き量が大きくなることが企図されている。その結果、衣類においては、透過性が大きいほど余分な熱を放出して冷却効果を得ることができ、形状記憶ポリマーに印加される熱エネルギー刺激が減じることになる。このように、動的材料およびキャリア材料は、自己調節型の受動熱管理システムを形成することができる。換言すると、着用者の体温が高いほど、より高い透過性がもたらされる。同様に、着用者から放出される熱エネルギーが低減すると、第１材料及び第２材料によってギル部に形成されたチャネルが効果的に閉じられコーディネートフラッシュ状態に至るまで、物品の透過性も低減する。

上記の企図された態様を参照すると、衣料品（例えば、シャツ、ズボン、ショートパンツ、アウターウェア、ヘッドウェア、ハンドウェア、及びフットウェア）に用いられる例示的な透過性構造は、キャリア材料として本明細書に提供された材料のような、第１材料部を含むことができる。第１材料は、上面および該上面の反対側の底面、第１端部及び該第１端部の反対側の第２端部、ならびに第１側面及び該第１側面と反対側の第２の側面を有する。透過構造は第２材料部にも形成され、該第２材料部は、上面および該上面の反対側の底面、第１端部及び該第１端部と反対側の第２端部、ならびに第１側面及び該第１側面の反対側の第２側面を有する。第１材料部と、第２材料部と、は相互に重複して整列している。

当該例示的な透過性構造において、第１材料が、半ダイヤモンド形のギルを形成している。同様に、第２材料もまたギルを有する。当該ギルは、第１材料のギルとは反対の向きとすることができるが、該第１材料のギルに対して対称である。２つのギルを組合せて協働させることにより、空気、熱および／または水分を通過させることのできる透過性チャネルを形成することができる。しかしながら、単一のギルによっても、透過性の所望の増加を達成することができる。ギルの形成は、材料の上面および底面を介して、第１側面から第２側面の方向に延びるギルスリットであって、第２端部よりも第１端部に近接する変曲点を伴って第１材料ギルを形成している、第１材料のギルスリットにより達成することができる。ギルスリットは、直線状または曲線状にできることが企図されている。例えば、直線状のギルスリットは、形成される半ダイヤモンド形のギル部の交点に変曲点を有することができる。同様に、ギルスリットは、曲線状の頂点に変曲点を有して曲がることができる。変曲点は、一般的に、ギルスリットの開始点である第２端部よりも第１端部にある。

第１材料のギルと、該第１材料のギルと対応するが反対向きである第２材料のギルと、はともに反対の材料を通過して、チャネル形状の構造を形成することができる。この構造は、次元の幾何学的変化が生じると、チャネルを開いて透過性を増加させる。この次元の幾何学的変化は、形状記憶ポリマーのような動的材料であって、少なくとも第１の材料に結合された動的材料、そうでなければ第２の材料にも結合された動的材料を用いて達成することができる。動的材料に刺激が印加されると、第１材料および／または第２材料の１つ以上の部分の動的材料によって圧縮力または引張り力が作用し、かかる影響を受けた部分を伸長させる。伸長力は、平面から離れるＺ方向に延在し、伸長に先立って平面内に配置された変曲点において、パッカリング効果を誘引する。このパッカリング効果は、本質的に、ギルが延在する材料または形成される材料から離間すると、Ｚ方向に次元的頂点を形成する。

ここに、例示的態様の製造方法を記載する。しかしながら、同様の目的を達成するべく、追加のステップまたは異なるステップを実施可能であることが企図されている。当該製造方法は、動的材料を物品に組込むステップを含むことができる。上述したように、動的材料を物品に組込むステップは、印刷、貼付け、ラミネートおよび／または繊維レベルの組込みを行うステップを含むことができる。当該製造方法は、動的材料を第１形状にプログラムするステップを含むことができる。例示的態様では、動的材料をジグザグ状に形成し、それから直線状（例えば、より直線状）になるようプログラムすることができる。この例において、動的材料は熱に反応する形状記憶ポリマーであり、物品の着用者の体温が上がると、動的材料が直線状となって伸長力を誘引し、１つ以上のギルの開口に変形する。この方法は、ギルを物品の第１材料に形成するステップ、および／または、ギルを物品の第２材料に形成するステップもまた含むことができる。ギル部は、次に反対側のギルを形成するために用いられるギルスリットを介して延在させることができる。

本明細書では、特定の態様に係る動的材料及び材料アセンブリを記載しているが、図示された機械的構造に、追加の機械的構造およびバリエーションが考えられることが理解されよう。動動的材料によって物品の環境状態の制御を補助できる一方で、機械的構造の１以上の部分における、種々のサイズ、形状、および配向が企図されている。従って、先に、本発明に係る構成が特定の態様を参照しながら記載されているが、以下の請求項によって提供される、企図された保護範囲を逸脱することなく、記載の構成に修正および変更を行うことができると理解されよう。

Claims (19)

1. 動的透過性を有する衣料品であって、
   ・上面および該上面の反対側の底面、第１端部および該第１端部の反対側の第２端部、ならびに第１側面および該第１側面の反対側の第２側面を有する第１材料部と、
   ・上面および該上面の反対側の底面、第１端部および該第１端部の反対側の第２端部、ならびに第１側面および該第１側面の反対側の第２側面を有する第２材料部と、を具え、
   前記第１材料部の底面が前記第２材料部の上面と対向し、前記第１材料部の第１端部が前記第２材料部の第１端部と整列し、前記第１材料部の第１側面が前記第２材料部の第１側面と整列し、
   前記第１材料部がギルスリットを有し、該ギルスリットは、当該第１材料部の上面および底面を介して、該ギルスリットの開始点よりも前記第１端部側に位置する変曲点を伴って第１側面から第２側面の方向に延在し、当該第１材料部のギルスリットによって第１材料部ギルが形成され、
   前記第２材料がギルスリットを有し、該ギルスリットは、当該第２材料部の上面および底面を介して、該ギルスリットの開始点よりも前記第２端部側に位置する変曲点を伴って第１側面から第２側面の方向に延在し、当該第２材料部のギルスリットによって第２材料部ギルが形成され、
   前記第１材料部のギルの上面の少なくとも一部は、前記第２材料部のギルの底面と対向し、更に、
   前記第１材料部の第１端部から第２端部の方向に延在する動的材料を具え、該動的材料によって、少なくとも前記第１材料部に前記第１端部から前記第２端部の方向に働く力を発生可能とした、動的透過性を有する衣料品。
2. 前記衣料品は、シャツ、ズボン、ショートパンツ、アウター、アンダーウェア、ソックス、ヘッドウェアおよびハンドウェアを含む群から選択される、請求項１に記載の衣料品。
3. 前記第１材料部のギルスリットがハーフダイヤモンド形状である、請求項１に記載の衣料品。
4. 前記第１材料部の前記ギルスリットの変曲点が曲線の頂部である、請求項１に記載の衣料品。
5. 前記第１材料部の前記ギルスリットの変曲点が頂点である、請求項１に記載の衣料品。
6. 前記第１材料部は、前記第２端部より前記第１端部に近接した変曲点を有する複数のギルを具える、請求項１に記載の衣料品。
7. 前記第１材料部ギルおよび前記第２材料部ギルが、ダイヤモンド形を形成するよう整列された、請求項１に記載の衣料品。
8. 前記第１材料部ギルの前記上面と、前記第２材料部ギルの前記底面とによって定義される、前記第１材料部および前記第２材料部を介して延びるチャネルをさらに具える、請求項１に記載の衣料品。
9. 前記第１材料部ギルが、刺激に反応して、閉口配向から開口配向に遷移する、請求項１に記載の衣料品。
10. 前記第１の材料部および前記第２の材料部が、前記第１材料部ギルおよび前記第２材料部ギルとは別の位置にて結合している、請求項１に記載の衣料品。
11. 前記動的材料が、前記第１材料部と結合しているが前記第２材料部とは結合していない、請求項１に記載の衣料品。
12. 前記動的材料が、前記第１材料部の底面および前記第２材料部の上面の双方と結合している、請求項１に記載の衣料品。
13. 第１動的材料部は、当該動的材料部の共通軸に沿って正の曲げおよび負の曲げを伴う複雑形状を形成している、請求項１に記載の衣料品。
14. 前記動的材料が形状記憶ポリマーである、請求項１に記載の衣料品。
15. 前記動的材料が前記第１端部から第２端部へ向かう方向にジグザグに延びている、請求項１に記載の衣料品。
16. バイアス材料をさらに具え、該バイアス材料は、前記動的材料によって作用する指向力に対し抵抗する、請求項１に記載の衣料品。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の動的材料によって活性化される物品の製造方法であって、
    当該方法は、動的材料を物品に組込むステップと、当該動的材料を第１形状にプログラムするステップと、前記動的材料を第２形状から前記第１形状に変化させるべく、該動的材料を十分な刺激にさらすステップと、を具える製造方法。
18. 前記第１形状における透過性が前記第２形状における透過性よりも高い、請求項１７に記載の製造方法。
19. 前記物品の第１材料部内に第１ギルを形成するステップと、当該物品の第２材料部内に第２のギルを形成するステップと、前記第１ギルを前記第２材料部の第２ギルスリットを介して延在させるステップと、前記第２ギルを前記第１材料部の第１ギルスリットを介して延在させるステップと、をさらに具える、請求項１７に記載の製造方法。

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