KR20150046193A - 조절가능한 물리적 투과성 특징을 위하여 물품 내에 통합된 동적 재료들 - Google Patents

Abstract

본 발명의 양태들은 조절가능한 물리적 특징(예를 들어, 심미적, 기능적)을 위하여 동적 재료들을 물품 내에 통합시키는 시스템 및 방법에 관련된다. 예를 들어, 인간의 체열에 응답하여, 동적 재료는 형상을 변화시켜 의류 내에 추가적 투과성을 허용할 수도 있다. 이와 유사하게, 수분의 존재에 응답하여, 의류는 통기구를 닫아서 비가 그 물품의 내부 안으로 들어오는 것을 방지할 수도 있다. 형상 변화 재료는 형상 변화 재료에 의하여 형성되는 피처에만 영향을 주는 형상을 변경할 수도 있다. 추가적으로, 형상 변화 재료가 전체로서 물품의 기하학적 구조(예를 들어, 돌출부들, 오목부, 통기구, 등)에 영향을 주는 형상을 변경할 수도 있다는 것이 고찰된다.

Description

조절가능한 물리적 투과성 특징을 위하여 물품 내에 통합된 동적 재료들{DYNAMIC MATERIALS INTEGRATED INTO ARTICLES FOR ADJUSTABLE PHYSICAL PERMEABILITY CHARACTERISTICS}

본 발명은, 조절가능한 물리적 투과성 특징을 위하여 물품 내에 통합된 동적 재료들에 관한 것이다.

동적 재료들은 자극에 응답하여 형상을 변경할 수 있는 재료들이다. 자극은 열 에너지의(또는 그것의 부족 현상), 수분 콘텐츠(또는 그것의 부족 현상), 빛(또는 그것의 부족 현상), 전류(또는 그것의 부족 현상), 자기적 영향(또는 그것의 부족 현상)의 형태, 및 자극의 다른 형태들일 수도 있다.

본 발명의 양태들은 조절가능한 물리적 특징(예를 들어, 심미적, 기능적)을 위하여 동적 재료들을 물품 내에 통합시키는 시스템 및 방법에 관련되어 있다. 예를 들어, 인간의 체열에 응답하여, 동적 재료는 형상을 변화시켜 의류 내에 추가적 투과성 또는 로프트(loft)를 허용할 수도 있다. 이와 유사하게, 수분의 존재에 응답하여, 의류는 통기구를 닫아서 비가 그 물품의 내부 안으로 들어오는 것을 방지할 수도 있다. 형상 변화 재료는 형상 변화 재료에 의하여 형성되는 피처(feature)에만 영향을 주는 형상을 변경할 수도 있다. 추가적으로, 형상 변화 재료가 전체적으로 물품의 기하학적 구조(예를 들어, 돌출부들, 오목부, 통기구 등)에 영향을 주는 형상을 변경할 수도 있다는 것이 고찰된다.

이러한 개요는 아래의 예시적인 실시형태들의 상세한 설명에서 추가로 설명되는, 단순화된 형태로의 개념들의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 이 개요는 청구된 요지의 키 특징들 또는 본질적 특징들을 식별하기 위해 의도된 것이 아니며, 청구된 요지의 범위를 결정하는 데에 도움을 주도록 이용되는 의도도 아니다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 이하 상세하게 설명되는데, 이들은 본 명세서에 참조로 인용된다:
도 1은 본 발명의 양태들에 따르는 베이스 재료 및 반응성 구조로 이루어진 예시적인 반응성 재료 부분을 보여준다;
도 2는 본 개시물의 양태들에 따르는 예시적인 반응성 구조를 보여준다;
도 3 내지 도 7은 본 발명의 양태들에 따르는 반응성 구조 및 비-반응성 구조를 활용하는, 액티브 상태에서의 예시적인 구성을 보여준다;
도 8은 본 발명의 양태들에 따르는, 복수 개의 씨실 및 날실을 가지는 직물 재료(woven material)에 통합되는 동적 재료를 보여준다;
도 9는 본 발명의 양태들에 따르는, 프로그래밍된 변형을 가지는 직물 재료를 보여준다;
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 양태들에 따르는, 의복의 선택된 부분 내의 가변 개구부들을 보여준다;
도 11a 내지 도 12b는 본 명세서에서 고찰되는 하나 이상의 양태들에서 사용될 수도 있는 예시적인 전기적으로 활성화된 폴리머(electrically activated polymer; EAP)를 보여준다;
도 13은 본 발명의 양태들에 따르는, 인가된 자극에 응답하여 공극들(interstitial voids)을 채우는 형상 변화 구조를 보여준다;
도 14는 본 발명의 양태들에 따르는, 기하학적 재료의 평면도를 보여준다;
도 15는 본 발명의 양태들에 따르는, 제1 방향으로 연장하는 도 14의 형상 기억 폴리머 부재들 및 반대 방향으로 연장하는 다른 형상 기억 폴리머 부재들을 보여준다; 그리고
도 16 내지 도 19b는 본 발명의 양태들에 따르는, 물품 내에 통합된 통기구 구조를 개폐하기 위하여 동적 재료를 사용하는, 리플렉스 통기구 개념을 보여준다.
도 20은 본 발명의 양태들에 따르는, 캐리어 재료 상의 성형되고 배향되는 동적 재료 부분들의 예시적인 생장 촉진 구조(auxetic structure)를 보여준다;
도 21은 본 발명의 양태들에 따르는, 도 20에서 논의된 생장 촉진 구조와 유사한 패턴에 상대적인 포지셔닝 라인들을 가지는 생장 촉진 구조를 보여주어, 자극에 응답하여 원하는 Z-방향 변화를 달성하기 위하여 서로에 상대적인 동적 재료 부분들의 배향(orientation) 및 배치(placement)를 예시한다;
도 22는 본 발명의 양태들에 따르는, 제1 상태에서 그리고 제2 상태에서 생장 촉진 구조 내의 동적 재료 부분들의 관련성을 설명하는 예시적인 관련성 삼각형을 보여준다;
도 23은 본 발명의 양태들에 따르는, 동적 재료 부분들 및 캐리어 재료로 형성된 치수화 상태(dimensioned state)에 있는 생장 촉진 구조를 보여준다;
도 24는 본 발명의 양태들에 따르는, 도 20, 도 21 및 도 23에 논의되는 그러한 구조들과 유사한 치수화 상태에 있는 생장 촉진 구조를 보여준다;
도 25는 본 발명의 양태들에 따르는, 캐리어 재료 및 복수 개의 동적 재료 부분들로서 형성되는 대안적 생장 촉진 구조를 보여준다;
도 26은 본 발명의 양태들에 따르는, 도 25에서 도시되는 것들과 유사한 동적 재료들의 패턴을 가지는 생장 촉진 구조의 치수화 사시도(dimensioned perspective)를 보여준다;
도 27은 본 발명의 양태들에 따르는, 도 25에서 도시되는 것들과 유사한 동적 재료들의 패턴을 가지는 생장 촉진 구조의 도 26에서 논의되었던 것과 같은 것의 반대면으로부터의 치수화 사시도(dimensioned perspective)를 보여준다;
도 28은 본 발명의 양태들에 따르는, 단순 굴곡들(simple bends)을 형성하는 동적 재료 부분들을 가지는 생장 촉진 구조에 대한 예시적인 패턴을 보여준다;
도 29는 본 발명의 양태들에 따르는, 부분적으로 치수화된 상태에 있는 도 28의 생장 촉진 구조를 보여준다;
도 30은 본 발명의 양태들에 따르는, 치수화된 상태에 있는 도 28의 생장 촉진 구조를 보여준다;
도 31은 본 발명의 양태들에 따르는 예시적인 동적 재료 부분을 보여준다;
도 32는 본 발명의 양태들에 따르는, 절단선(32-32)에 따른 동적 재료 부분(3000)의 단면도를 보여준다;
도 33은 본 발명의 양태들에 따르는, 절단선(33-33)에 따른 동적 재료 부분(3000)의 단면도를 보여준다;
도 34는 본 발명의 양태에 따르는 동적 재료 부분을 보여준다;
도 35는 본 발명의 양태들에 따르는, 절단선(35-35)에 따른 동적 재료 부분의 단면도를 보여준다;
도 36은 본 발명의 양태들에 따르는, 절단선(36-36)에 따른 동적 재료 부분의 단면도를 보여준다;
도 37a 내지 도 37d는 본 발명의 양태들에 따르는, 동적 재료 부분, 바이어싱 재료, 및 하나 이상의 캐리어 재료들의 예시적인 구성을 보여준다;
도 38은 본 발명의 양태들에 따르는 일련의 동적 재료 부분 세그먼트를 보여준다;
도 39는 본 발명의 양태들에 따르는, "폐쇄" 배향에 있는 동적 재료에 의하여 작동되는 투과성 구조(permeable structure)를 보여준다;
도 40은 본 발명의 양태들에 따르는, "개방" 배향에 있는 동적 재료에 의하여 작동되는 투과성 구조를 보여준다;
도 41은 본 발명의 양태들에 따르는, 도 40의 절단선(41-41)에 따른 단면도를 보여준다; 그리고
도 42는 본 발명의 양태들에 따르는, 열린 상태에 있는 동적 재료에 의하여 작동되는 투과성 구조를 보여준다.

본 발명의 실시예들의 기술 요지는 법률적 요구 사항들을 만족시키기 위하여 본 명세서에서 구체성을 가지고 기술된다. 그러나, 상세한 설명 자체는 본 특허 기술의 범위를 한정하려고 의도되지 않는다. 오히려, 발명자들은 청구된 기술 요지가 또한 다른 방법으로 구현됨으로써, 다른 현존하거나 장래의 기술들과 공동으로, 상이한 구성 요소들 또는 본 명세서에서 기술되는 것들과 유사한 요소들의 조합을 포함할 수도 있다는 것을 고찰하였다.

본 발명의 양태들은 조절가능한 물리적 특징(예를 들어, 심미적, 기능적)을 위하여 동적 재료들을 물품 내에 통합시키는 시스템 및 방법에 관련된다. 예를 들어, 인간의 체열에 응답하여, 동적 재료는 형상을 변화시켜 의류 내에 추가적 투과성 및/또는 로프트(loft)를 허용할 수도 있다. 이와 유사하게, 수분의 존재에 응답하여, 의류는 통기구를 닫아서 비가 그 물품의 내부 안으로 들어오는 것을 방지할 수도 있다. 형상 변화 재료는 형상 변화 재료에 의하여 형성되는 피처에만 영향을 주는 형상을 변경할 수도 있다. 추가적으로, 형상 변화 재료가 전체적으로 물품의 기하학적 구조(예를 들어, 돌출부들, 오목부, 통기구, 등)에 영향을 주는 형상을 변경할 수도 있다는 것이 고찰된다.

다양한 메커니즘들, 재료들, 및 재료들의 애플리케이션들이 고찰된다. 더 나아가, 메커니즘들, 재료들, 및/또는 재료들의 애플리케이션들이 사용될 수도 있다. 심지어 오직 하나의 특정 조합만이 본 명세서에서 명백하게 인용된다고 하더라도, 다양한 대안적 실시예들이 구현될 수도 있고 고찰된다는 것이 이해된다. 예를 들어, 심지어 형상 기억 폴리머가 조절가능한-크기의 개구부를 형성하기 위한 잉크 애플리케이션과 연계하여 설명되는 경우에도, 자기적 반응성의 또는 전기적으로 활성화된 재료가 대안적인 장치로서 사용될 수도 있다는 것이 고찰된다. 더 나아가, 본 명세서에서 명백하게 논의되지 않은 다른 재료들도 역시 고찰된다. 예를 들어, 본 명세서의 후속하는 부분들이 폴리머-유사 물질에 명백하게 중점을 둘 수도 있지만, 임의의 잠재적으로 동적인 재료(예를 들어, 금속성, 유기/천연 재료)가 대체될 수도 있다는 것이 고찰된다. 더 나아가, 본 명세서에서 제공되는 메커니즘들은 성질에 있어서 단순히 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 대신에, 본 명세서에서 명백하게 인용되는 메커니즘들은 환경-반응성 메커니즘을 제공하기 위한 하나 이상의 재료들의 가능한 구현형태들에 대하여 가이드를 제공하려고 의도된다. 그러므로, 추가적 메커니즘들이 고찰되며 생래적으로 본 명세서에서 제공된다.

본 명세서에서 제공되는 재료들, 재료 애플리케이션들, 및/또는 기계적 구조들은 예시적인 양태에서 하나 이상의 물품에 통합되는 것으로 고찰된다. 물품은 의류(예를 들어, 속옷, 셔츠, 바지, 양말, 모자, 장갑 등), 풋웨어(예를 들어, 신발, 부츠, 샌달), 패딩/보호 장비, 장식품(embellishments), 겉옷(예를 들어, 코트, 우비 등), 및 기타 등등이다. 그러므로, 물품은 인간에 의하여 착용되거나 사용되며 하나 이상의 자극에 응답하여, 예시적인 양태에서 그 자극의 결과로서 특징을 변경할 수 있는 임의의 컴포넌트를 포함하는 것으로 고찰된다.

재료

하나 이상의 잠재적으로 물리적인 반응성 응답들을 제공하도록 고찰되는 동적 재료들은 형상 기억 폴리머, 형상 기억 합금, 전계-활성화 폴리머, 자기적 반응성 재료, 및 기타 등등을 포함하지만 그것들로 제한되지는 않는다. 전술한 바와 같이, 하나 이상의 자극에 응답할 수 있는 추가적 재료들이 고찰된다. 예를 들어, 열 에너지(또는 자극에 응답하여 생성된 열)에 응답하는 재료가 결과적으로 물리적 형상 변화를 초래한다는 것이 고찰된다. 대안적 재료들의 예들은 자기적 자극이 열 에너지로 그리고 이것이 물리적 변화를 야기하는 것들이다. 이와 유사하게, 이에 대해 물리적 변화가 응답되는 열 에너지로 변환되는 빛 에너지의 형태로 에너지를 수신하는 데에 효과적인 재료가 고찰된다.

형상 기억 폴리머("shape memory polymer; SMP")는 자극이 인가될 때 그 재료가 적어도 하나의 프로그래밍된 형상으로 되돌아가는 재료이다. 프로그래밍된 형상은 재료가 인간 또는 다른 머신에 의한 특정한 조작이 없이 형성하도록 프로그래밍되는 포메이션(2 동적 재료에 의하여 활성화되는 또는 3 동적 재료에 의하여 활성화되는 포메이션)이다. 예를 들어, SMP는 스프링-유사 코일의 프로그래밍된 형상을 가지는 폴리머 재료의 1 인치 너비 3 인치 길이 1/32 인치 두께의 스트립일 수도 있다. 이러한 예에서, 외부 자극, 예컨대 열 에너지가 SMP 재료에 소개되면, 이러한 재료는 물리적 조작 또는 다른 형상-형성 공정들이 없이 현재 형상(예를 들어, 평평한 리본)으로부터 프로그래밍된 상태(예를 들어, 스프링-유사 코일)로 변한다. 그러므로, SMP는 적어도 두 개의 형상들인, SMP가 특정한 자극이 도입될 때 형성하려고 시도할 프로그래밍된 형상인 제1 형상 및 제1 형상이 아닌 형상인 제2 형상을 가지는 것으로 논의될 수도 있다.

재료, 예컨대 SMP가 프로그래밍된 형상으로 복귀하도록 하는 것으로 고찰되는 자극들은 열 에너지[예를 들어, 뜨거운 상태(heat)], 감소된 열 에너지 상태[예를 들어, 차가운 상태(cold)], 빛, 수분, 전기적, 자기적, 및 다른 형태의 에너지(에너지의 부족) 및 환경적 조건들일 수도 있다. 예시적인 양태에서, 자극은 인체와 연관되는 것으로 고찰된다. 예를 들어, 피부 온도 및/또는 수분 콘텐츠에서의 변화들이 SMP를 제2 형상으로부터 제1 프로그래밍된 형상으로 변화하도록 하기에 충분한 자극들이라는 것이 고찰된다. 예시적인 양태에서, SMP가 자극되어 30℃ 내지 40℃의 온도 범위 내에서 제2 상태부터 제1 상태로 천이한다고 고찰된다. 더 나아가, SMP가 3℃ 윈도우 내에 있는 열적 반응성의 유효 구역(effective zone)을 가질 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 인간의 피부 온도가 물리적 활동의 기간 동안에 34℃로부터 37℃로 변화하면, SMP는 제2 형상(예를 들어, 닫힌 개구부들을 가지고 더 큰 로프트 특징들을 가지는 형상)으로부터 제1 프로그래밍된 형상(예를 들어, 개방된 개구부들을 가지고 더 적은 로프트 특징들을 가지는 형상)으로 변화함으로써 이에 반응한다. 다른 온도 범위들도 역시 고찰된다. 임의의 타입의 자극도 역시 고찰된다.

SMP에 대한 이전의 논의가 두 개의 포지션의 재료(예를 들어, 프로그래밍된 형상 및 임의의 다른 형상)에 중점을 두어 왔지만, 3개 이상의 형상의 SMP가 이용될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 제1 온도에서 제1 프로그래밍된 형상, 제2 온도에서 제2 프로그래밍된 형상, 그리고 제2 온도 아래의 모든 다른 온도들에서 제3 형상을 가지는 SMP가 이용될 수도 있다는 것이 고찰된다. 다중 프로그래밍된 형상의 폴리머는 상이한 반응 온도들을 가지는 두 개 이상의 SMP의 합성물로부터 또는 자극의 상이한 강도들에 반응하여 형성될 수도 있다. 다중 프로그래밍된 형상의 폴리머를 이용하면 비-이진 효과를 제공할 수도 있어서, 예시적인 일 양태에서 더 큰 수준의 형상 조작 제어가 획득될 수도 있게 한다.

다른 예시적인 양태들에서, 본 명세서에서 제공되는 기능성 개념들 중 하나 이상을 달성하기 위하여 이용되는 재료는 도 11a 내지 도 12b에서 이하 더 자세하게 논의될 바와 같은 전자적 입력에 반응할 수도 있다. 더 나아가, 이러한 재료가 자기적 입력에 반응하는, 예컨대 자기적 반응성 재료일 수도 있다는 것이 고찰된다. 전술한 바와 같이, 대안적 재료들도 역시 본 명세서에서 제공되는 하나 이상의 양태들에 대한 적합한 옵션들로서 고찰된다.

본 발명의 예시적인 양태에서, 2-포지션 재료(또는 멀티-포지션 재료)는 바이어싱 재료(biasing material)를 이용하여 자극이 제거될 때에 제2 상태로부터 제1 상태로의 복귀를 가속화할 수도 있다. 예를 들어, 온도가 증가함에 따라 치수화 상태로부터 플래터(flatter) 상태로 변화하는 SMP는 적층되거나 그렇지 않으면 커플링된 바이어싱 재료를 사용하여 제1 치수화 상태로 복귀할 수도 있다. 예시적인 양태에서, SMP(또는 임의의 동적 재료)에 의하여 작용되는 힘은 바이어싱 재료에 의하여 인가되는 기계적 저항력보다 더 큼으로써, SMP가 충분한 강도의 자극이 인가될 때에 바이어싱 재료에 의하여 제공되는 저항을 극복하도록 허용할 수도 있다. 그러므로, 바이어싱 재료가 SMP의 치수에서의 변경을 야기하는 응답 자극 강도를 조절하도록 선택되고 조작될 수도 있다는 것이 고찰된다. 이러한 조절가능성은 동적 재료가 특정한 자극 범위들(예를 들어, 특정한 체온 범위들)에 반응하도록 튜닝하는 능력을 허용한다. 바이어싱 재료는 임의의 재료, 예컨대 상이한 자극-응답 범위를 가지는 동적 재료로 형성될 수도 있다. 더 나아가, 바이어싱 재료가 비-동적 재료일 수도 있다는 것이 고찰된다. 더 나아가, 바이어싱 재료는 다수 개의 적합한 재료들, 예컨대 합성물들, 폴리머들, 유기 재료들, 금속성 재료들, 및 기타 등등으로부터 선택될 수도 있다.

바이어싱 재료는 동적 재료로서 적층될 수도 있고, 동적 재료와 함께 통합될 수도 있으며, 동적 재료에 근접하게 포지셔닝될 수도 있고, 기타 등등으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 37a 내지 도 37d는 본 발명의 양태들에 따르는, 동적 재료 부분, 바이어싱 재료, 및 하나 이상의 캐리어 재료들의 예시적인 구성을 보여준다.

도 37a는 제1 표면 상에 포지셔닝된 동적 재료(3704) 및 반대 표면 상의 연관된 바이어싱 재료(3706)를 가지는 캐리어 재료(3702)를 보여준다. 도 37b는 공통 표면 상에 포지셔닝된 바이어싱 재료(3712) 및 동적 재료(3710)를 가지는 캐리어 재료(3708)를 보여준다. 도 37b가 캐리어 재료(3708) 및 동적 재료(3710) 사이의 바이어싱 재료(3712)를 보여주는 반면에, 바이어싱 및 동적 재료들이 대안적 관련성으로 배치될 수도 있다는 것이 고찰된다. 도 37c는 그들 사이에 바이어싱 재료(3718) 및 동적 재료(3716)를 가지는 제1 캐리어 재료(3714) 및 제2 캐리어 재료(3720)를 보여준다. 마지막으로, 도 37d는 그들 사이에 동적 재료(3724)(또는 대안적인 양태에서는 바이어싱 재료)를 유지하고 있는 캐리어 재료(3722) 및 제2 캐리어 재료(3726)를 보여준다. 바이어싱 재료(3728)는 이러한 예시적인 양태에서 제2 캐리어 재료(3726)의 동적 재료(3724)에 반대인 표면 상에 포지셔닝된다. 캐리어 재료들, 동적 재료들, 및 바이어싱 재료들의 상이한 배치가 본 발명의 양태들에서 구현될 수도 있다는 것이 고찰된다.

그러므로, 자극에 응답하여 동적 재료가 상이한 기하학적 구성(예를 들어, 제2 상태)으로부터 기하학적 구성(예를 들어, 제1 상태)으로 복귀한다는 것이 고찰된다. 바이어싱 재료는 충분한 레벨의 자극이 제공되지 않는 경우에 바이어싱 재료를 바이어싱 재료로 가게 야기하는 저항력을 제공할 수도 있다. 바이어싱 재료가 동적 재료의 형상을 제2 형상으로 변경하게 하는 충분한 양의 힘을 동적 재료(및 그 물품의 다른 컴포넌트들)에게 제공한다는 것이 고찰된다. 그러나, 제공된 자극이 평형-레벨 임계를 초과하면, 동적 재료는 바이어싱 재료에 의하여 제공되는 것보다 더 큰 힘을 작용시킨다. 자극의 이러한 티핑(tipping) 포인트에서, 동적 재료는 형상에 있어서 제1 상태의 그것으로 변경한다. 자극이 제거되면(또는 임계 레벨 아래로 감소되면), 바이어싱 재료는 더 큰 힘을 동적 재료 상에 작용시켜서 제2 상태로 복귀하게 한다. 결과적으로, 단일 상태의 동적 재료(즉, 단일한 학습된 기하학적 구조)가 예시적인 양태에서 듀얼 상태 기능성을 획득하도록 구현될 수도 있다.

재료 애플리케이션(MATERIAL APPLICATION)

하나 이상의 자극에 응답하여 형상에 영향을 주기 위하여 사용되는 재료와 무관하게, 이러한 재료가 다양한 방식들에 적용될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 재료가 물품(또는 그 물품을 형성하는 하재하는 재료) 상에 프린트되고, 그 물품(또는 하재하는 재료)에 적층판(laminate)으로서 적용되고, 섬유 레벨에서 재료에 통합되고(예를 들어, 직물, 편물 재료), 및/또는 방적사(yarn)/필라멘트 레벨에서 통합될 수도 있다는 것이 고찰된다. 재료를 물품 내에 통합시키는 다른 방식들이 본 개시물의 범위 내에 속하는 것으로 고찰된다.

형상 변화 재료를 인쇄하면 다수 개의 기술들을 이용하여 구현될 수도 있는 가요성 적용 방법이 제공된다. 예를 들어, 동적 재료, 예컨대 SMP가 형성된 물품 상에 또는 형성된 물품 내에 통합될 비-SMP 재료 상에 인쇄될 수도 있는 폴리우레탄 액체의 형태일 수도 있다는 것이 고찰된다. 인쇄 공정은 전통적으로 비-기능성 잉크를 적용시키기 위하여 사용되는 스크린 인쇄 기법으로 달성될 수도 있다. 더 나아가, 컴퓨터에 의하여 제어되는 프린터(예를 들어, 잉크젯 유사 프린터)가 SMP 잉크를 선택적으로 적용시키기 위하여 이용될 수도 있다는 것이 고찰된다.

SMP를 인쇄시키는 것은 2-동적 재료에 의하여 활성화되는 표면 상에서 행해질 수도 있다. 이러한 예에서, 원하는 프로그래밍된 형상이 2 동적 재료에 의하여 활성화되는 형태가 아닌 다른 것이면, SMP가 그 위에 인쇄되는 재료가 이제 그 SMP에게 원하는 프로그래밍된 형상에 대해서 "가르치기(교시; teaching)" 위한 원하는 프로그래밍된 형상을 가지는 몰드(예를 들어, 3-D 형태인 몰드)상에 배치될 수도 있다는 것이 고찰된다. 전술한 바와 같이, 프로그래밍된 형상을 알려주는 것은 SMP를 그 SMP에게 프로그래밍된 형상으로 복귀하라고 지시하기 위하여 사용될 것과 균등하거나 이보다 더 큰 자극에 노출시키는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 열 에너지가 자극인 경우, SMP는 그 재료가 대안적 형상으로부터 프로그래밍된 형상으로 복귀하는 온도보다 더 큰 온도에서의 프로그래밍된 형상을 학습할 수도 있다. 결과적으로, 그 위에 인쇄된 SMP가 배치되는 몰드가 형상에 대해서 가르쳐주기 위한 필요한 열 에너지를 제공할 수도 있다는 것이 고찰된다. 더 나아가, 외부 열 에너지 소스(예를 들어, 오븐)가 프로그래밍된 형상이 SMP에 의하여 등록되도록 야기하는 필요한 자극을 도입하기 위하여 이용될 수도 있다는 것이 고찰된다.

더 나아가, SMP 잉크가 프로그래밍된 형상을 가지는 재료 상에 인쇄될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 그 위에 잉크가 배치되는 재료는 인쇄되기 이전에 그리고 인쇄된 재료가 인가되는 동안에 3-동적 재료에 의하여 활성화되는 형태 상에 포지셔닝될 수도 있다. 그러므로, 인쇄된 SMP 잉크 재료의 하나 이상의 부분들이 상대적으로 2-동적 재료에 의하여 활성화되는 표면 상에 인쇄되고 그 이후에 후속하여 원하는 형상으로 프로그래밍되거나, 또는 원하는 프로그래밍된 형상을 가지는 3-동적 재료에 의하여 활성화되는 표면 상에 인쇄된다는 것이 고찰된다.

예시적인 양태에서, SMP 잉크가 액체-유사 상태로 적용되는 폴리우레탄 재료일 수도 있다는 것이 고찰된다. 액체-유사 상태인 SMP 잉크의 적용 이후에, SMP 잉크를 비-액체 상태로 경화시키는 경화 프로세스가 적용될 수도 있다. 경화 프로세스는, 역시 SMP 잉크에게 원하는 형상을 가르치는 결과를 초래하는 온도에서 행해질 수도 있다. 상이하게 진술될 경우, SMP 잉크는 공통 프로세스로서 경화되고 프로그래밍될 수도 있다.

본 명세서에서 고찰되는 하나 이상의 기계적 구조들은 다양한 기하학적 구성들을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 낮은 탄성을 가지는 케이지-유사 구조 및 그 케이지-유사 구조 내의 SMP의 기하학적 구조가 이제부터 논의될 것이다. 이러한 예에서, 케이지-유사 구조는 스크린-인쇄 공정에서 제1 스크린과 공동으로 제1 타입의 잉크/재료를 사용하는 인쇄 공정을 통하여 형성될 수도 있다. 기하학적 구조는 또한 스크린-인쇄 공정에서 제2 스크린을 사용하여 SMP 재료로서 인쇄될 수도 있다. 그러므로, 다양한 기능성 구조들이 연속적인 스크린들의 사용을 통하여 공통 물품에 적용될 수도 있다는 것이 고찰된다.

고찰되는 제2 재료 애플리케이션은 시트-유사 애플리케이션, 예컨대 적층판이다. 예시적인 양태에서, SMP는 물품에 적용될 수 있는 시트-유사 형태를 가진다. 예를 들어, SMP로 형성된 적층판 구조는 열 및/또는 압력이 적용됨으로써 물품에 결합할 수도 있다. 잉크의 경화와 관련한 이전의 논의와 매우 유사하게, 결합 프로세스는 적층판을 결합시키고 원하는 형상을 가르쳐주는 것 모두를 하는 조건들 아래에서 행해질 수도 있다.

적층판은 균일한 시트 방식으로 물품에 적용될 수도 있다. 더 나아가, 심지어 성질에 있어서 균일하지 않은 원하는 기하학적 패턴도 사후 애플리케이션 절삭(예를 들어, 칼, 다이, 레이저), 마스킹(예를 들어, 음의 마스킹, 양의 마스킹), 및 다른 기법들에 의하여 달성될 수도 있다. 대안적인 예에서, 적층판이 하재하는 물품에 적용되기 이전에 원하는 기하학적 패턴으로 형성될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 격자 유사 구조는 아래에서 논의될 바와 같이 절삭, 마스킹, 또는 다른 동작들에 의하여 적용되기 이전에 시트-유사 재료로부터 형성될 수도 있다.

SMP 잉크 교시(teaching)에 대한 이전의 논의와 유사하게, 적층판 SMP 재료가 2-동적 재료에 의하여 활성화되는 방식으로 적용되고 이제 후속하여 교시 목적을 위하여 원하는 3 동적 재료에 의하여 활성화되는 형상으로 형성될 수도 있다는 것이 고찰된다. 더 나아가, 적층판 SMP 재료가 원하는 프로그래밍된 형상으로 물품에 적용될 수도 있다는 것이 고찰된다. 또 다른 양태에서, 적층판을 하재하는 물품에 결합시키는 것이 SMP 적층판 형상의 교시에 영향을 주지 않는 경우에는, 적층판 SMP 재료가 하재하는 물품에 적용되기 이전에 원하는 형상으로 프로그래밍된다는 것이 고찰된다.

SMP 적층판이 제1 층이 SMP 재료인 바와 같은 층형 방식으로 형성될 수도 있다는 것이 고찰된다. 제2 층은 접착층일 수도 있다. 그러므로, 줄무늬가 있는(striated) 층들은 SMP 재료가 선택적으로 결합제들(예를 들어, 접착제)을 물품에 적용해야 하는 필요성이 없이 물품과 결합되도록 허용한다. 추가적으로, 적층판이 예시적인 양태들에서 본 명세서에서 열 전도체(heat transfer)라고 지칭될 수도 있다는 것이 고찰된다.

본 명세서에서 고찰되는 제3 재료 애플리케이션은 섬유 레벨에서 이루어진다. 섬유 레벨은 제4 재료 애플리케이션으로서 아래에서 논의될 바와 같은 방적사 레벨과 대조된다. 예시적인 양태에서, 복수 개의 섬유들이 결합되어 방적사 구조를 형성한다. 용어 "방적사(yarn)"는 비견될 만한 것들, 예컨대 쓰레드, 코드, 스트링, 및 직물, 편물, 및 다른 직물-유사 구조를 형성하기 위하여 이용되는 다른 더 많은 매크로 구조들(섬유 레벨 구조에 상대적임)을 망라한다.

섬유 레벨 재료 애플리케이션은 유사한 특징들을 가지는 섬유들을 방적사-유사 구조 내에 통합시키는 것을 고찰한다. 이와 유사하게, 섬유 레벨 재료 애플리케이션은 상이한 특징을 가지는 두 개 이상의 섬유들을 방적사-유사 구조 내에 통합시키는 것을 역시 고찰한다. 예를 들어, 가변 응답 방적사-유사 구조는 상이한 특징들(예를 들어, 프로그래밍된 형상이 활성화되는 온도)을 가지는 쓰레드들의 개수 또는 타입을 조절함으로써 형성될 수도 있다. 더 나아가, 물품 관점에서 원하는 특징들[예를 들어, 탄성, 손(hand), 강도, 질김(toughness), 반발력(repellency), 열 보유력(thermal retention), 수분 관리, 및 기타 등등]을 가지는 섬유들의 조합이 섬유들과 결합하여 결과적으로 하나 이상의 자극에 대한 SMP-유사 반응을 초래할 수도 있다.

섬유는 SMP 재료를 하나 이상의 매크로 구조들 내로의 섬유로서의 통합을 위하여 적절한 치수 내로 압출함으로써 형성될 수도 있다. 더 나아가, SMP 재료가 비-SMP 섬유에 적용될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 비-SMP 섬유는 SMP 용액을 통해서 견인되어 SMP 재료가 있는 섬유를 만들 수도 있다. 이와 유사하게, 분말 SMP 재료가 비-SMP 섬유에 적용될 수도 있으며, 이것이 또한 SMP를 비-SMP 섬유 상에/내에 건네준다는 것이 고찰된다.

앞에서 논의된 바와 같은 제4 재료 애플리케이션은 방적사-유사 구조이다. 방적사-유사 구조(이하 방적사라고 지칭됨)는 비견될 만한 것들, 예컨대 쓰레드, 코드, 스트링, 및 직물, 편물, 및 다른 직물-유사 구조를 형성하기 위하여 이용되는 다른 더 많은 매크로 구조들(섬유 레벨 구조에 상대적임)을 망라한다. 그러므로, 앞에서 섬유 레벨 재료 애플리케이션에 대하여 논의된 바와 같이, 방적사가 SMP 재료로부터 전체적으로 또는 부분적으로 압출될 수도 있다는 것이 고찰된다. 더 나아가, SMP 재료가 전체적으로 또는 부분적으로 비-SMP 방적사에 적용될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 다른 부분들이 SMP 재료에 기초한 것이 아닌 반면에 개개의 섬유 부분들은 방적사 내에 통합될 수도 있다. 더 나아가, 방적사는 SMP 특징들을 방적사 상에 전달하기 위하여 적용되는 SMP 용액 또는 분말을 가질 수도 있다.

재료 애플리케이션의 섬유 및 방적사 레벨 모두에서, SMP 특징들을 가지는 방적사/섬유(들)로 물품이 전체적으로 또는 부분적으로 형성된다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 물품이 그 안에 SMP 섬유/방적사(들)가 직조된 직물로 형성된다는 것이 고찰된다. 더 나아가, 물품은 하나 이상의 SMP 타입 방적사/섬유(들)를 가지는 편물 프로세스(knitting process)에 의하여 형성될 수도 있다. 추가적으로, SMP 방적사/섬유는 처리 이전에, 도중에 또는 이후에 물품 내로 적용되고, 바느질되며, 박음질되고, 삽입되거나, 그렇지 않으면 통합될 수도 있다.

결과적으로, 동적 재료들을 물품 내로 전달하기 위한 다수 개의 방법들이 본 명세서에서 고찰된다. 인쇄, 적층, 섬유 통합(fiber incorporation), 및/또는 방적사 통합(yarn incorporation)이 이용되는지 여부와 무관하게, 재료들 및 조합의 임의의 변형이 하나 이상의 양태들에서 이용될 수도 있다는 것이 고찰된다.

기계적 구조(MECHANICAL STRUCTURES)

하나 이상의 자극에 의하여 야기되는 물리적 변화들로서 동적 재료 이동을 획득하기 위하여 다양한 재료, 재료 애플리케이션, 및 물리적 컴포넌트들을 통합하는 예시적인 기계적 구조를 보여주는 도면들을 참조한다. 후속하는 것들은 성질에 있어서 예시적인 것들이고 제공되는 개념들의 범위에 대하여 한정하는 것이 아니다. 대신에, 후속하는 기계적 구조들은 형상 기억 재료들을 이용하는 환경적 값들의 제어를 달성하기 위하여 고찰되고 이를 위하여 가능한 그러한 구조들 내로의 직관을 제공한다.

도 1은 본 발명의 양태들에 따르는 베이스 재료(102) 및 반응성 구조(112)로 이루어진 예시적인 반응성 재료 부분(100)을 보여준다. 베이스 재료는 물품 내에 통합되는 직물-유사 재료일 수도 있다. 예를 들어, 베이스 재료(102)는 수분을 착용자의 신체로부터 이동/위킹(wick)할 수 있으며 그 안에 수동 투과성 옵션들을 제공하기 위한 복수 개의 개구부들을 가지는 탄성 재료일 수도 있다. 본 명세서에서 제공되는 다른 컴포넌트들과 같이, 베이스 재료의 예시적인 양태들은 고찰되는 옵션들에 대하여 비한정적이다.

반응성 구조(112)는 인쇄되거나, 적층되거나, 또는 그렇지 않으면 베이스 재료(102)에 결합되는 SMP일 수도 있다. 반응성 구조(112)는 본 명세서에서 논의되는 임의의 개수의 자극들, 예컨대 착용자의 신체에 대한 온도 변화들에 반응할 수도 있다. 반응성 구조(112)는 하단면(104) 및 상단면(106)에 의하여 획정되는 평면을 넘어 연장하는 돌출부(110)에 의하여 둘러싸이는 오목부(108)를 생성하는, 도 1에서 보여주는 형상을 가지도록 프로그램될 수도 있다. 예를 들어, 반응성 구조(112)에 인가되는 열 에너지가 프로그래밍된 형상 온도 아래인 경우, 돌출부는 일반적으로 하단면(104)에 의하여 획정되는 평면을 넘어서 연장하는 돌출부(110)를 생성하는 치수화된 기하학적 구조를 유지할 수도 있다. 그러나, 열 에너지가 프로그래밍된 형상 활성화 온도를 초과하면, 반응성 구조(112)는 반응할 수도 있고 힌지부(118)는 돌출부가 상단면(106) 위에서 연장하는 것을 반전시킬 수도 있다. 이러한 예에서, 힌지부(118)는 그 안에서 돌출부(110)가 플랜지 부분(114) 및 중앙 부분(116) 위로 또는 아래로 연장하는 평면을 조절한다. 이하 더 자세하게 논의되는 바와 같이, 반응성 재료 부분(100)의 극단 평면들 사이의 더 큰 치수의 오프셋 차분이, (예를 들어 절연 특징을 감소시키기 위한) 더 높은 온도에서 존재하는 치수의 오프셋보다(예를 들어 더 큰 로프트-유사 절연성 특징을 형성하기 위한) 더 낮은 온도에서 존재한다는 것이 고찰된다. 상이하게 진술하면, 착용자의 체온이 증가함에 따라, 동적 재료는 그 물품의 절연 특징을 감소시키도록 반응하여 착용자의 양호한 냉각을 용이화한다.

대안적인 양태에서, 반응성 구조에 인가되는 온도가 프로그래밍된 메모리 온도를 초과하는 경우, 베이스 재료(102)는 평평하게 되고, 이것이 통상적으로 z-방향에서 사용되었던 추가적 재료들[예를 들어, 돌출부(110)]이 구현되기 때문에 베이스 재료(102)에 의하여 착용자에게 이전에 인가된 압축력의 양을 감소시킨다는 것이 고찰된다. 결과적인 반동적인 변화와 무관하게, 부분적으로 베이스 재료(102)에 의하여 생성되는 환경의 조작이 야기된다. 예를 들어, 그 재료의 부분들을 다시 조절하면, 착용자의 신체, 맞춤의 조임, 및 다른 기계적 변화들이 착용자를 냉각시키기 위한 더 많은 통기성/투과성을 허용할 수도 있다.

도 2는 본 개시물의 양태들에 따르는 예시적인 반응성 구조(200)를 보여준다. 반응성 구조(200)는 위에서 도 1에 대해서 이전에 논의되는 방식으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 반응성 구조(200)는 베이스 재료 상에 또는 전송 재료 상에 직접적으로 인쇄되어 적층판-유사 구조와 더욱 유사하게 적용되는 인쇄된 구조일 수도 있다. 더 나아가, 반응성 구조(200)가 박막-유사 재료로 형성될 수도 있다는 것이 고찰된다. 반응성 구조(200)는 레이저 컷, 다이 컷, 나이프 컷, 또는 원하는 형태를 시트 재료로부터 추출하기 위한 임의의 다른 기법일 수도 있다.

반응성 구조(200)는 예시적인 격자 구조로서 형성된다. 그러나, 도 2에 도시되는 균일성이 성질에 있어서 예시적인 것일 뿐이라는 것이 고찰된다. 격자를 형성하는 부재들 및 보이드들의 구배, 조닝됨(zoned), 및 유기 사이징(organic sizing), 성형(shaping), 및 배향이 고찰된다. 그러므로, 임의의 타입의 구조가 본 명세서에서 제공되는 기능성 양태들을 달성하도록 형성되는 것으로서 고찰된다. 더 나아가, 격자 유사 구조가 예시적인 물품들과 연계하여 사용되기 위한 통기성/투과성 및 유연성을 제공할 수도 있다는 것이 고찰된다.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 양태들에 따르는 반응성 구조(302) 및 비-반응성 구조(304)를 활용하는, 액티브 상태에서의 예시적인 구성(300)을 보여준다. 활성화된 상태에 있을 경우, 반응성 구조(302)는 확장할 수도 있지만 비-반응성 구조(304)는 X-Y 평면에서의 확장을 방해하여 Z 방향에서의 확장을 야기한다. Z 방향에서의 확장은 반응성 구조(302) 및 비-반응성 구조(304) 사이의 오프셋(306)을 생성한다. 오프셋(306)은 반응성 구조(302)가 그 안에 비-반응성 구조(304)가 보유되는 X-Y 평면으로부터 멀어지게 확장할 때에의 "버블링(bubbling)" 유사 효과의 측정을 나타낸다. 결과적으로, 비-반응성 구조(304)는 X-Y 평면 내에서의 반응성 구조(302)의 운동을 방해하는 케이지-유사 구조로서의 역할을 할 수도 있다.

예시적인 양태에서, 비-반응성 구조(304)가 물품(그 물품을 형성하는 재료) 상에 인쇄되거나 적층되는 치수적으로-안정한 비-신장 재료인 것이 고찰된다. 반응성 부분(302)은 회로-유사 방식으로 작동하는 유전체 탄성중합체 액추에이터로서 고찰된다. 그러나, 반응성 구조(302)가 역시 활성화되지 않은 때보다 활성화된 경우에 더 큰 프로그래밍된 형상을 가지는 SMP 재료일 수도 있다는 것이 고찰된다.

반응성 구조(302)를 활성화하면, 결과적으로 예시적인 양태에서 공기를 포획하거나 하재하는 베이스 재료를 착용자로부터 멀어지게 견인하기 위하여 사용가능한 하나 이상의 볼륨을 초래하는, Z 방향에서의 치수적 기하 구조를 생성할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 양태들에 따르는, 반응성 구조(302) 및 비-반응성 구조(304)를 활용하는, 비활성화된 상태(400)에서의 구성을 보여준다. 활성화되지 않는 경우, 반응성 구조(302)는 실질적으로 비-반응성 구조(304)의 X-Y 평면 내에 있는 기하학적 구성을 유지할 수도 있다. 결과적으로, 오프셋(308)은 Z 평면에서 반응성 구조(302) 및 비-반응성 구조(304) 사이에서 최소일 수도 있다.

도 5는 본 발명의 양태들에 따르는, 베이스 재료(502) 상에 배치되는 비-반응성 구조(304)의 배치(500)를 보여준다. 특정한 지리적 배향이 예시되는 반면에, 비-반응성 구조(304)가 임의의 사이즈 및/또는 형상일 수도 있다는 것이 고찰된다.

도 6은 본 발명의 양태들에 따르는, 베이스 재료(502) 상에 배치되는 반응성 구조(302)의 배치(600)를 보여준다. 특정한 지리적 배향이 예시되는 반면에, 반응성 구조(302)가 임의의 사이즈 및/또는 형상일 수도 있다는 것이 고찰된다.

도 7은 본 발명의 양태들에 따르는, 베이스 재료(502) 상의 반응성 구조(302) 및 비-반응성 구조(304)의 배치(700)를 보여준다. 도시되는 바와 같이, 반응성 구조(302)는 예시적인 양태에서 전기적으로 활성화된 탄성중합체가 완전한 회로를 형성하도록 허용하는 연속 회로-유사 기하학 구조이다. 그러나, 추가적 구조들이 다수 개의 인자들 및 고려사항들에 의존하여 구현될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 상이한 재료들, 예컨대 SMP 재료들이 이용되는 경우, 예시적인 양태에서 연속 성질은 필요하지 않을 수도 있다. 더 나아가, 원하는 조닝(zoning) 및 또는 유연성에 의존할 때, 반응성 및/또는 비-반응성 구조들(302 및 304) 각각의 하나 이상의 부분을 종단시키는 것이 유익할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 양태들에 따르는, 복수 개의 씨실(weft)및 날실(warp)을 가지는 직물 재료(800)를 보여준다. 날실(802 및 804) 및 씨실(806 및 808)은 성질에 있어서 예시적이다. 날실 및 씨실이라고 식별되는 그러한 엘리먼트들이 본 발명의 일 양태에서 스위칭될 수도 있다는 것이 고찰된다.

하나 이상의 씨실 및/또는 하나 이상의 날실이 적어도 부분적으로 SMP 재료로 형성된다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 섬유 재료 애플리케이션 및/또는 방적사 재료 애플리케이션이 본 발명의 예시적인 양태들에서 구현될 수도 있다. 현재의 예에서, 날실들(802 및 804)이 SMP 재료로 형성되는 반면에 씨실들(806 및 808)은 비-SMP 재료들로 형성될 수도 있다. 그러나, 씨실들(806 및 808)이 역시 또는 대안적인 예에서 SMP 재료들로 형성된다는 것도 역시 고찰된다.

직물 재료(800) 내의 변형이, 동적 재료가 인가된 자극에 반응하는 것의 결과로서 발생하고 있다는 것이 고찰된다. 이러한 변형은 선택된 위치에서의 직물의 "헐거워짐(loosening)", 예컨대 보이드(812)를 생성하는 변형(810)을 포함할 수도 있다. 이러한 예에서, 변형(810)은 자극에 반응하여 날실(802 및 804)에 의하여 형성되고, 서로로부터 반대인 방향에서 비선형인 프로그래밍된 형상으로 복귀한다. 날실(802 및 804)이 프로그래밍된 형상으로 복귀할 때, 그들은 서로로부터 분리하여 변형(810)을 형성한다.

방적사 재료 애플리케이션 레벨로서 적용되면, 직물 재료(800)의 자연적 운동이 날실 및 씨실 층들에서 이동하여, 그러한 날실/씨실을 도와 재료를 "흔듦으로써(shaking)" 프로그램된 형상을 형성하려고 시도함으로써, 서로 상호작용하는 날실 및 씨실에 의하여 생성되는 저항을 완화시킬 수도 있다. 그러므로, 직물 재료(800)가 이동할 때에, 날실(802)은 씨실(806)에 상대적으로 이동하여 날실(802)이 프로그래밍된 형상으로 씨실(806)에 의하여 제공되는 더 적은 저항과 함께 복귀하도록 허용할 수도 있다.

활성화하는 자극이 제거될 때 그 직물 재료(800)가 서로에 대하여 실질적으로 직교하는 더 전통적인 X/Y 직물 구성으로 다시 복귀한다는 것이 고찰된다. 다시, 직물 재료의 이동이 날실/씨실 이동에 대한 저항을 감소시킴으로써 전통적인 직물 구성으로의 더 용이한 복귀를 가능하게 할 수도 있다. 더 나아가, 이동에 대한 저항을 감소시켜서 프로그래밍된 형상으로의 복귀 또는 그로부터의 복귀를 역시 보조하는 재료가 날실/씨실에 대하여 선택된다는 것이 고찰된다.

도 9는 본 발명의 양태들에 따르는, 프로그래밍된 변형(906)을 가지는 직물 재료(900)를 보여준다. 변형(906)은 직물 재료(900)의 표면으로부터 외부로 연장하는 돌출부-유사 구조이다. 직물 재료(900)의 날실들 및 씨실들 모두가 적어도 부분적으로 동적 재료로 형성된다는 것이 고찰된다. 예를 들어 이러한 예에서, 날실(902) 및 씨실(904)은 동적 재료로 형성된다. 직물 재료(900)는 예시적인 양태에서, 특정 자극(또는 자극의 강도)이 인가될 때 변형(906)을 형성하도록 프로그래밍된다. 변형(906)이 일반적인 돌출부로서 도시되는 반면에, 임의의 기하학적 구성이 구현될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 착용자 옆의 공기의 체적을 증가시키는 주름(corrugated)-유사 효과를 제공하는 물결-유사 구조가 프로그램될 수도 있다.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 양태들에 따르는, 의복의 선택된 부분(1000) 내의 가변 개구부들을 보여준다. 부분(1000)은 다중 개구부 존들(aperture zones)로 이루어진다. 제1 개구부 존(1002), 제2 개구부 존(1004), 및 제3 개구부 존(1006)이 도시되어 있다.

가변 개구부는 개구부의 면적(예를 들어, 원형 개구부의 직경)에 변화를 일으키는 제공된 자극에 반응하는 것을 말한다. 그러므로, 가변 개구부는 착용자(또는 임의의 소스)와 연관된 증가된 열 에너지에 응답하여 더 큰 통기 개구부를 제공하는 통기 구조로서 이용될 수도 있다. 가변 개구부 사이즈는 자극에 기초하여 변동된 둘레 사이즈들을 가지도록 프로그래밍되는 개구부 둘레의 인쇄를 통하여 달성될 수도 있다. 개구부들은 개구부 둘레를 형성하는 방사상 섬유들의 조작을 통하여 개구부를 조절하는 섬유/방적사 레벨에서 변경될 수도 있다. 더 나아가, 개구부들이 적어도 부분적으로 동적 재료로 형성된 적층판으로서 형성될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 존[예를 들어, 제1 개구부 존(1002)]은 그 안에 복수 개의 개구부들이 형성되는 적층판 부분일 수도 있어서, 그 존이 이제 의복의 일부에 적용되게 한다. 그러므로 적용된 존은 개구부 사이즈, 형상, 및 반동성(reactionary) 기준들에 대하여 맞춤화될 수도 있다.

도 10a에서, 제1 개구부 존(1002), 제2 개구부 존(1004), 및 제3 개구부 존(1006)은 모두 제1 사이즈를 가지는 복수 개의 개구부들(1008)로 이루어진다. 도 10b는 제2 사이즈를 가지는 복수 개의 개구부들(1010)을 가지는 제1 개구부 존(1002) 및 제1 사이즈에서 복수 개의 개구부들을 유지하고 있는 제2 개구부 존(1004)을 보여준다. 이러한 예에서, 존(1002) 내의 개구부들이 제2 개구부 존(1004) 내의 개구부들과는 상이한 프로그래밍된 형상 온도를 가지는 SMP로 형성된다는 것이 고찰된다. 그러므로, 온도가 제1 개구부 존(1002)의 SMP 내에 반응을 야기하기에 충분하게 증가할 때, 이 온도는 제2 개구부 존 내의 개구부들에도 영향을 미치기에는 충분하지 않다. 활성화에 있어서의 이러한 차분이 변동된 자극 레벨들이 있는 특정 영역들 내의 투과성의 레벨을 조절하기 위한 조널 옵션(zonal option)을 제공한다.

도 10c는 제3 사이즈를 가지는 복수 개의 개구부들(1012)로 이루어진 제1 개구부 존(1002) 및 제2 개구부 존(1004) 모두를 보여준다. 이러한 예에서, 제1 개구부 존(1002)의 개구부들은 적어도 두 개의 상이한 프로그래밍된 형상들을 가질 수 있는 3-스테이지 동적 재료로 형성될 수도 있다. 제2 개구부 존(1004) 내에 이용되는 동적 재료는 오직 단일 형상만을 학습할 수 있는 2-스테이지 동적 재료로서 형성될 수도 있다. 대안적으로는, 제2 개구부 존(1004) 내의 개구부들이 자극의 더 높은 레벨에서 그들이 달성하도록 기능하는 또 다른 사이즈를 가질 수도 있다는 것이 고찰된다.

전술한 바와 같이, 임의의 타입의 자극이 하나 이상의 형상 기억 재료들을 활성화하기 위하여 이용될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 열 에너지가 도 10a 내지 도 10c에 대하여 논의된 반면에, 수분 또는 빛도 역시 형상 기억 재료가 반응할 자극을 제공할 수도 있다는 것이 고찰된다.

도 11a 내지 도 12b는 본 명세서에서 고찰되는 하나 이상의 양태들에서 사용될 수도 있는 예시적인 전기적으로 활성화된 폴리머(EAP)(다른 예시적인 동적 재료)를 보여준다. 일반적으로, 전류가 제1 전극을 형성하는 코어를 가지는 재료에 그리고 제2 전극을 형성하는 외부 표면으로 인가될 때, 전극들 사이에 샌드위치된 전치가능한 매쓰가 원하는 방향으로 디스플레이되어 결과적인 형상을 조절할 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 실리콘-유사 물질이 도전성 코어 및 외부 표면 주위에 샌드위치될 수도 있다는 것이 고찰된다. 전류가 코어 및 외부 표면에 인가될 때, 외부 표면을 코어로 끌어당겨서 결과적으로 길쭉한 방식으로 변위될 샌드위치된 실리콘 매쓰를 초래하는데, 이것이 결과적으로 정의된 방향에서 재료들이 "성장(growth)"하도록 초래한다.

도 11a 및 도 11b는 외부 전도성 표면(1102) 및 전도성 코어(1104)를 가지는 EAP의 리본(1100)을 보여준다. 비-활성화된 상태에 있을 때에, 리본(1100)은 1106으로 표시된 길이를 가진다. 그러나, 활성화된 상태에 있을 때에는, 도 11b에 도시되는 바와 같이, 리본은 길이(1108)에 균등한 길이를 가지도록 신장한다. 리본(1100)이 다양한 방식들로 형성될 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어 멀티-재료 압출이 고찰된다.

도 11a 및 도 11b와 유사하게, 도 12a 및 도 12b는 원통(1200)인 EAP 구조를 보여준다. 원통(1200)은 외부 표면(1202) 및 내부 코어(1204)로 이루어지고 비-활성화된 상태에서 1206으로 표시되는 길이를 가진다. 그러나, 활성화되는 때에는, 원통(1200)의 길이는 도 12b에 도시되는 바와 같이 길이(1208)까지 확장한다.

리본(1100) 및 원통(1200)이 트림-유사 피스, 자동적 레이싱(lacing), 햅틱 피드백 디바이스들, 및 기타 등등으로서 사용될 수도 있다는 것이 고찰된다. 더 나아가, 약 30%의 신장이 EAP를 이용하는 하나 이상의 양태들에서 가능하다는 것이 고찰된다.

도 13은 본 발명의 양태들에 따르는, 인가된 자극에 응답하여 공극들을 채우는 형상 변화 구조(1300)를 보여준다. 구조(1300)는 두 개의 일차 형태들로 이루어진다. 제1 형태는 비-반응성 프레임워크(1302)이다. 제2 형태는 반응성 프레임워크(1304)이다. 자극이 인가되면, 반응성 프레임워크는 확장한다. 반응성 프레임워크가 확장하면 제1 프레임워크(1302) 및 제2 프레임워크(1304) 사이의 공극(1310)을 충전한다. 예시적인 양태에서, 제2 프레임워크(1304)는 EAP 부분(1308) 및 도전성 링크 부분(1306)으로서 형성된다. 도전성 링크 부분(1306)은 EAP 부분들(1308) 중 두 개 사이에서의 전류의 송신을 가능하게 한다. 추가적으로, 제1 또는 제2 프레임워크들(1302 및 1304) 각각이 SMP로 형성될 수도 있다는 것이 고찰된다.

도 14는 본 발명의 양태들에 따르는, 생장 촉진(auxetic) 구조를 형성하는 기하학적 재료(1400)의 평면도를 보여준다. 평면형 재료(1400)는 그 위의 일 측면에 SMP 부재들(1404)이 적용되고 반대 측면 상에 SMP 부재들(1406)이 적용되는 베이스 재료(1402)로서 형성된다. 다르게 진술하면, SMP 부재들(1404)은 베이스 재료(1402)의 상단면에 인쇄되거나 그렇지 않으면 적용되고, SMP 부재들(1406)은 베이스 재료(1402)의 하단면에 인쇄되거나 그렇지 않으면 적용된다. 도 15에 도시되는 바와 같이, SMP 부재들(1404)은 제1 방향[대항 SMP 부재들(1406)로부터 멀어지는 방향]으로 연장하도록 프로그래밍되고 SMP 부재(1406)는 제2 방향[대항 SMP 부재(1404)로부터 멀어지는 방향]으로 연장하도록 프로그래밍된다.

도 15는 본 발명의 양태들에 따르는, 제1 방향으로 연장하는 SMP 부재들(1404) 및 반대 방향으로 연장하는 SMP 부재들(1406)의 사시도를 보여준다. 이러한 배치는 하나 이상의 자극에 반응하는 치수화된 직물을 형성한다. SMP 재료들이 설명되는 반면에, SMP 부재들(1404 및/또는 1406)이 자기적 반응성 재료이거나 또는 다른 것일 수도 있다는 것이 역시 고찰된다. SMP 부재들(1404 및 1406)의 대안적 배치들, 형상들, 사이즈들, 및 프로그래밍된 형상들이 고찰된다.

전술한 바와 같이, 도 15에 예시된 치수화된 직물을 획득하면, 그 위에서 커플링되는 SMP 부재들(1404 및 1406)을 가지는 이러한 직물은 SMP 부재(1404 및 1406)의 포지셔닝에 맞게 정렬되는 몰드 내로 삽입됨으로써, 적절한 상향 또는 하향 형태가 SMP 부재들과 연관되게 한다는 것이 고찰된다. 포지셔닝되면, 몰드 자체 또는/및 외부 소스가 SMP 부재들(1404 및 1406)이 몰드에 의하여 제공되는 형성으로 포로그래밍되게 하는 적합한 에너지(예를 들어, 열, 빛 에너지)를 공급한다는 것이 고찰된다.

도 16 내지 도 19b는 본 발명의 양태들에 따르는, 물품 내에 통합된 통기구 구조를 개폐하기 위하여 형상 기억 재료를 사용하는, 리플렉스 통기구 개념을 보여준다. 특히, 도 16은 그 안에 리플렉스 통기구(1602)가 후방 숄더 구역 내에 통합되는 물품, 예컨대 재킷(1600)을 보여준다. 열 에너지 또는 수분과 같은 자극에 응답하여, 리플렉스 통기구(1602)는 열리거나 닫혀서 하나 이상의 개구부들(1604)을 노출시키거나 은닉한다. 리플렉스 통기구(1602)가 개구부들(1604)을 노출시킴에 따라서, 재킷(1600)의 제1 측면으로부터 반대 제2 측면으로의 에어 이동이 허용된다. 다른 전통적인 통기 방법들과 함께, 공기흐름을 이동시키면 물품 내의 온도를 조절하는 것이 가능해진다. 더 나아가, 리플렉스 통기구(1602)가 수분, 예컨대 비에 반응할 수도 있어서 통기구가 비가 올 경우 닫히도록 허용한다는 것이 고찰된다. 리플렉스 통기구(1602)를 닫으면 개구부들(1604)을 외부 수분으로부터 보호하며 재킷(1600) 내부로의 수분의 진입을 제한한다. 재킷(1600)이 도시되는 반면에, 리플렉스 통기구가 임의의 물품 내에 통합될 수도 있다는 것이 고찰된다.

도 17은 본 발명의 양태들에 따르는 통기구 어셈블리(1700)를 보여준다. 예시적인 양태에서, 통기구 어셈블리(1700)는 이전에 논의된 도 16의 재킷(1600) 내로 통합될 수도 있다. 통기구(1700)는 몸체 부분(1702)으로 이루어진다. 몸체 부분(1702)은 열 및/또는 압력이 있으면 통기구(1700)가 물품에 결합되게 하는 열전달 재료일 수도 있다. 신체 부분(1702)의 물품으로의 결합이 SMP 재료들에게 원하는 형상을 가르치기에 충분한 온도에서 행해질 수도 있다는 것이 고찰된다.

통기구(1700)는 더 나아가 SMP 힌지부들(1704)로 이루어진다. 힌지부들(1704)은 접힘선들(1714 및 1716)에 위치된다. 접힘선들은 통기 부분(1710)을 플랜지 부분들(1708 및 1712)로부터 분리한다. 자극에 의하여 활성화될 때, 힌지부들(1704)의 각각은 주름잡힌(creased) 중첩 상태(예를 들어, 접힘 상태)로부터 공통 평면형 상태(예를 들어, 평평한 상태)로 변화하도록 시도하며, 이것이 통기 목적을 위하여 통기 부분(1710)을 외부 환경에 노출시킨다.

도 18은 본 발명의 양태들에 따르는, 물품에 통합된 통기구(1800)의 개방된 상태를 보여준다. 통기구(1800)는 모든 도 17에 대하여 이전에 논의된 몸체 부분(1702), 힌지부들(1704), 플랜지 부분들(1708 및 1712), 및 통기구 부분(1710)으로 이루어진다. 이러한 측면 사시도에서, 통기구 어셈블리는 물품의 부분(1802)과 커플링된다. 이러한 부분(1802)은 의류 상의 패널이라는 것이 고찰되지만, 부분(1802)이 임의의 물품의 부분일 수도 있다는 것도 역시 고찰된다. 통기구 어셈블리의 개방된 성질이 공기의 큰 볼륨이 그 부분(1802)의 제1 측면으로부터 그 부분(1802)의 다른 측면으로 흘러가도록 허용한다. 도시되지는 않은 반면에, 복수 개의 개구부들이 통기구 부분(1710) 내의 개구부들과 정렬된 포지션에서 그 부분(1802)을 통해서 연장한다는 것이 고찰된다.

도 19a는 본 발명의 양태들에 따르는, 닫힌 포지션에 있는 통기구 어셈블리(1902)를 보여준다. 이러한 단순화된 측면 사시도에서, 통기구 어셈블리는 주름잡힌 상태에 있는 힌지부들을 이용하여 닫혀서 플랜지 부분들 및 연관된 부분들(1802)이 통기구 부분에 중첩되도록 야기한다. 도 19b는 두 개 이상의 통기구 어셈블리들이 원하는 투과성(예를 들어, 에어 및/또는 수분의 전달) 특징을 획득하기 위하여 함께 이용될 수도 있다는 것을 시연하는 일련의 적층된 통기구 어셈블리들(1902)을 도시한다.

치수적 구조(DIMENSIONAL STRUCTURES)

동적 재료들은 하나 이상의 자극에 반응하는 치수적 구조들(예를 들어, 도 1~도 9 및 도 13~도 14)을 형성하도록 구현될 수도 있다. 치수적 구조는 에어 및/또는 수분의 이동에 영향을 주기에 효과적인 볼륨의 형성물일 수도 있다. 예를 들어, 동적 재료는 열 에너지에 응답하여 어느 물품의 로프트(즉, 절연성 용량)를 변화시키기 위하여 사용될 수도 있다. 이러한 예에서, 물품(예를 들어, 셔츠, 바지, 속옷, 겉옷)의 사용자가 증가된 활동(예를 들어, 운동 경기에 참가하는 것)으로부터 초래되는 상승된 체온을 가지기 시작함에 따라, 물품은 착용자의 열 에너지 방출에서의 증가에 응답하는 동적 재료에 의한 기계적 응답에 기초하여 하나 이상의 부분들 내의 절연성 능력을 감소시킨다는 것이 고찰된다. 이와 유사하게, 외부 열 에너지(또는 임의의 다른 자극)가 변화함에 따라, 이러한 물품이 그러한 변화들에 적응한다는 것(예를 들어, 주변 온도가 떨어질 때 동적 재료는 이러한 물품이 로프트를 증가시켜 절연 인자를 증가시키도록 함)이 고찰된다. 치수적 구조들의 추가적 예들이 본 명세서에서 제공된다; 그러나, 본 명세서에서 제공되는 추가적 양태들 및 그러한 양태들의 유도물들도 역시 그 안에 통합된 동적 재료들을 가지는 동적 치수적 재료를 달성하기 위한 잠재적인 구현형태들이라는 것이 고찰된다.

치수적 구조는 생장 촉진 구조를 통합하거나 및/또는 레버리지하여 이상의 원하는 특징들을 획득할 수도 있다. 생장 촉진 구조는 음의 푸아송비를 가지는 구조이다. 어떤 구조가 음의 푸아송비를 가지면, 그 구조의 세로축에서의 양의 스트레인(positive strain)이 결과적으로 그 재료 내의 횡방향 스트레인(transverse strain)도 역시 양의 값이 되도록 초래한다(즉 이것은 단면적을 증가시킬 것임). 다르게 진술하면, 생장 촉진 구조는 인가된 신장력에 수직인 방향에서 사이즈에 있어서 증가하는데, 이것은 길이 방향으로 신장될 때 단면 방향에서 얇아지는, 양의 푸아송비를 가지는 물질과는 반대이다. 본 명세서에서 제공되는 치수적 구조 중 일부는 동적 재료들의 고유한 기하학적 구조 및 배향을 통해서 음의 푸아송비를 달성한다. 이와 같이 동적 재료만으로 또는 하재하는 캐리어 재료와 조합하여 생성된 생장 촉진 구조는 동적 재료의 길이의 확대 또는 축소가 결과적으로 그 물품의 수직 방향에서의 유사한 확대/축소를 초래하도록 허용한다. 예를 들어, 동적 재료가 물품의 제1 방향에서 확장할 때, 이 물품은 또한 제1 방향에 수직인 적어도 하나의 다른 방향(예를 들어, 폭 또는 두께)에서 확장할 수도 있다. 생장 촉진 구조들이 본 명세서에서 설명되고 도시되어 있지만, 본 발명의 양태들은 생장 촉진 구조들로 한정되지 않는다. 양의 푸아송비를 가지는 구조들이 본 발명의 양태들에서 구현될 수도 있다는 것이 고찰된다.

생장 촉진 구조의 개념은, 구조적 양태들을 유지하는 동안 물품이 자연적 곡선들까지의 형태를 가질 수 있고 착용자와 같은 유기체에 맞게 성형되도록 허용한다. 예를 들어, 착용자의 조인트 지역(예를 들어, 무릎, 어깨 및 팔꿈치)은 매우 다양한 배향 및 포지션적 변화들을 경험하며, 이를 위하여 구조 양태들을 역시 제공하는 형태-맞춤 구조가 필요하다. 구조적 양태들은 로프트를 생성하는, 착용자의 신체로부터 떨어지기(lift off), 또는 다른 열 조절 기능들을 용이화할 수도 있다. 더 나아가, "치수성(dimensionality)"이 Z-방향에서의 변화를 획득하는 것으로서 논의되어 있지만, 생장 촉진 구조는 예시적인 양태에서 그 재료의 적어도 X 및 Y 방향에서 음의 푸아송비를 가지고 작동하고 있다는 것이 고찰된다.

도 20은 본 발명의 양태들에 따르는, 캐리어 재료(2001) 상의 성형되고 배향되는 동적 재료 부분들의 예시적인 생장 촉진 구조(2000)를 보여준다. 전술한 바와 같이, 동적 재료는 형상 기억 폴리머(예를 들어, SMP 및 바이어싱 재료의 합성물)일 수도 있다. 이러한 예에서, 동적 재료의 공통 형태는 캐리어 재료(2001) 상에 특정한 패턴으로 배향된다. 예를 들어, 방사상 패턴은 원형 영역(2002)으로의 제1 상대 배향에서 부분들(2004, 2006 및 2008)로 이루어진 원형 영역(2002) 주위에서, 그리고 원형 영역(2002)으로의 반대 제2 상대 배향에서 부분들(210, 212 및 214) 주위에서 식별될 수도 있다. 부분들(2004, 2006 및 2008)은 원형 영역(2002)을 향해 덜 배향된 것으로 지칭될 것이고 반면에 부분들(2010, 2012 및 2014)은 더 많이 배향된 것으로 지칭될 것이다. 더 많이 배향되는 것은 두 측면들의 굴절 포인트들 사이에서 연장하는 그 부분의 이등분선으로부터 연장하는 그 부분의 길이 방향 길이로부터 유도된다. 다르게 진술하면, 더 적게 배향된 부분들은 원형 영역(2002)에 근접한 그 부분의 더 짧은 단부를 가지는 것들이며, 여기에서 더 짧은 단부는 그 부분의 가장 넓은 폭으로부터 그 부분의 길이방향 축 상의 단부까지 사이에서 연장하는 수직선으로부터 연장하는 것으로 정의된다. 더 큰 배향된 부분들은 그 부분의 가장 넓은 폭들로부터 그 부분의 길이방향 축 상의 일단부까지 사이에서 연장하는 수직선으로부터 측정되는 더 긴 길이를 가진다.

생장 촉진 구조(2000)는 원형 영역(2002) 주위에 더 크게 배향된 부분들 및 더 적게 배향된 부분들의 교번하는 시퀀스를 구현한다. 원형 영역(2002)이 도 20에 도시되어 있지만, 이것은 이러한 예에서 오직 예시의 목적을 위하여 도시되어 있다. 이제부터 도 21~도 24에서 논의되는 바와 같이, 부분들(2004, 2006, 2008, 2010, 2012 및 2014)로 이루어진 생장 촉진 구조(2000)는 결과적으로 도 20에 도시된 X-Y 평면에 상대적인 Z-방향에서의 치수적 재료를 초래하는, 하재하는 캐리어 재료(2001)로의 치수적 변화를 야기한다. 이러한 Z-방향 변화는 연관된 물품의 절연 값이 온도에서의 감소가 있는 경우 절연 품질을 증가시키게 하고 온도에서의 증가가 있는 경우에는 절연 품질에서의 감소하게 영향을 주기 위하여 사용될 수도 있다.

도 21은 본 발명의 양태들에 따르는, 도 20에서 논의된 생장 촉진 구조(2000)와 유사한 패턴에 상대적인 포지셔닝 라인들을 가지는 생장 촉진 구조(2100)를 보여주며, 자극에 응답하여 원하는 Z-방향 변화를 달성하기 위하여 서로에 상대적인 부분들의 배향(orientation) 및 배치(placement)를 도시한다.

예를 들어, 포인트(2102) 주위에서 방사상으로 배향된 부분들의 세로축은 포인트(2102)를 교차한다. 예시적인 세로축(2112)이 부분(2114)에 대하여 도시된다. 세로축(2112)에 수직인 선분(2110)도 역시 그 부분(2114)의 가장 넓은 폭들 사이에서 연장하는 것으로 도시된다. 도 20에 대하여 논의된 바와 같이, 부분들의 더 적은 배향 및 더 큰 배향은 이것이 선분(2110)으로부터 그 부분(2114)의 단부로 연장할 때 세로축과 나란한 길이에 기초하여 결정된다. 포인트(2104)는 세로축(2112) 및 선분(2110)의 교차점에서 정의된다. 포인트(2104)는 꼭지점 포인트라고 지칭될 수도 있는데, 이것은 더 큰 배향된 부분들의 각각에 대한 이러한 포인트가 이러한 예에서 정삼각형을 형성하도록 연결될 수도 있기 때문이다. 예를 들어, 꼭지점들(2104 및 2106)은 선분(2108)에 의하여 연결된다. 선분(2108)은 부분적으로, 서로에 대해 상대적인 부분들의 기능성 패턴을 정의하는 정삼각형의 변을 형성한다.

꼭지점 포인트들 사이에서 연장하는 선분들은 또한 더 적게 배향된 부분들의 가장 넓은 폭을 정의하는 선분 라인들을 형성한다. 그러므로 삼각형 선분들의 각 변은 공통 중심 포인트 주위에 방사상으로 배향된 더 적게 배향된 부분들의 세로축을 수직으로 교차한다. 삼각 선분에 의한 이러한 교차는 선분(2116)으로서 예시되는데, 이것은 포인트(2120)에서 부분(2118)의 세로축에 교차한다. 선분(2116)은 이것이 부분(2118)을 통해서 지나갈 때 그 부분(2118)의 가장 넓은 폭을 경계짓는다. 이하 도 22에서 더 자세하게 앞으로 논의되는 바와 같이, 치수의 변화를 생성하고 결과적인 구조의 생장 촉진 성질을 가능하게 하는 힌지 기능을 정의하는 것이 바로 삼각 선분의 이러한 중심점, 예컨대 포인트(2120)이다.

도 21에서 도시되는 다양한 포인트들 및 선분들이 본 발명의 양태들을 획득하기 위하여 형성되는 고유한 배향 및 패턴을 예시하기 위하여 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 포인트들 및 선분들은 실제 물품 상에서는 보이지 않을 수도 있는데, 하지만 대신에 본 명세서에서는 다양한 부분들의 고유한 관련성을 이해하는 것을 돕기 위해서 제공된다.

도 22는 본 발명의 양태들에 따르는, 실선으로 표시되는 제1 상태(2204) 및 쇄선으로 표시되는 제2 상태(2206)에서 생장 촉진 구조 내의 부분들의 관련성을 설명할 수 있는 예시적인 관련성 삼각형(2200)을 보여준다. 관련성 삼각형은 예시적인 양태들에서 도 20, 도 21 및 도 23~도 27에서 도시되는 부분들에 대하여 구현될 수 있다. 예시적인 양태에서, 관련성 삼각형의 제1 상태(2204)는 결과적으로, 더 큰 Z-방향 치수성을 가질 관련성 삼각형의 제2 상태와 비교하여 하재하는 물품의 최소의 Z-방향 치수성을 초래할 수도 있다.

관련성 삼각형 내의 제1 상태(2204)로부터 제2 상태(2206)로의 변화는 관련성 삼각형의 꼭지점들 및 중심점들에 위치된 동적 재료 부분들의 결과일 수도 있다. 예를 들어, 동적 재료들은, 그렇지 않으면 실질적으로 평면인 재료로부터 구조적 엘리먼트를 형성하는 콤플렉스 공간적 곡선들에 의존하여, 치수화 형상(예를 들어, 아래에서 도 31~도 36에 도시되는 것들과 같음)을 형성할 수도 있다.

관련성 삼각형(2204)의 제1 상태는 실선으로 도시된다. 예를 들어, 두 개의 꼭지점 포인트들(2214 및 2216)은 그들 사이에 연장하며 중심점(2212)에 의하여 분리되는 제1 선분 부분(2208) 및 제2 선분 부분(2210)으로 분할되는 선분을 가진다. 제1 상태에서, 선분 부분들(2208 및 2210)은 실질적으로 평행한 관련성에 있어서 외견상으로 선형인 선분을 꼭지점들(2214 및 2216) 사이에 형성한다. 제1 상태(2204) 및 제2 상태(2206)는 이러한 예에서 공통 중심 포인트(2202)를 공유한다.

쇄선으로 표현되는 제2 상태(2206)에서, 꼭지점들 및 중심점들에 위치된 동적 재료들의 형상에서의 변화는, 꼭지점들 및 중심점들이 상이한 공간적 관련성에 있게 되도록 관련성 삼각형을 왜곡시킨다. 예를 들어, 제2 상태 내의 꼭지점(2215)은 제1 상태 내의 꼭지점(2214)이다. 중심점(2213) 및 꼭지점(2217)은 각각 제2 상태 내의 중심점(2212) 및 꼭지점(2216)이다. 선분(2211)은 꼭지점(2215) 및 중심점(2213) 사이에서 연장하고 선분(2209)은 꼭지점(2217) 및 중심점(2213) 사이에서 연장한다. 선분(221) 및 선분(2209)은 실질적으로 평행한 관련성 상태에 있지 않고, 그러므로 꼭지점들(2215 및 2217) 사이에 선형 선분을 형성하지 않는다. 동적 재료들의 변화 도중에 실현되는 것은, 제1 상태(2204) 관련성 삼각형 및 제2 상태(2206) 관련성 삼각형에 의하여 묘사되는 꼭지점들 및 중심점들의 위치에서의 이러한 변화이다.

도 23은 본 발명의 양태들에 따르는, 동적 재료 부분들 및 캐리어 재료로 형성된 치수화 상태(예를 들어, 도 22로부터의 제2 상태)에 있는 생장 촉진 구조(2300)를 보여준다. 이러한 예에서, 동적 재료는 동적 재료 부분들 사이에서 예시적인 관련성 삼각형 비율을 변경하는 형상을 가짐으로써 선분(2306) 및 선분(2308)이 중심점(2304)에서 평행인 관련성으로부터 벗어나게 한다. 이러한 치수화 상태는 이제부터 도 24에서 더욱 묘사되어 중심 포인트(2302)로부터 연장하는 축상 엘리먼트들에 의하여 부분적으로 정의되는 형성된 패싯들(formed facets)을 도시한다.

도 24는 본 발명의 양태들에 따르는, 도 20, 도 21 및 도 23 에 논의되는 그러한 구조들과 유사한 차원화 상태에 있는 생장 촉진 구조(2400)를 보여준다. 이러한 예에서, Z-방향 치수성은 음의 방향으로 연장하고, 이것은 도 24의 관찰 사시도 평면(viewing perspective plane)으로부터 멀다. 다르게 진술하면, 도 24에서 형성되는 치수성은 도 24가 도시되는 평면 안으로 연장한다(예를 들어, 하향으로). 그러나, 치수성이 상향으로도 또는 다르게도 역시 연장할 수도 있다는 것이 고찰된다.

도 24는 본 발명의 양태들에 따르는, 어느 물품의 직물 또는 다른 부분과 같은 캐리어 재료 상에 포지셔닝되는, 부분(2402)과 같은 비-평면형 배향에 있는 다수 개의 동적 재료 부분들을 보여준다. 동적 재료 부분들은 앞으로 도 31~도 36에서 더 자세하게 논의되는 바와 같은 콤플렉스 곡선(예를 들어, 오목 곡선이 있는 볼록 만곡형 교차)을 형성할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 더 적게-배향된 그리고 더 큰-배향된 부분들은 상호작용하여 이전에 논의된 관련성 삼각형을 형성한다. 예를 들어, 도시된 상태에서, 선분(2204)은 이러한 선분들이 중심점(2408)으로부터 벗어나기 때문에 선분(2206)과 비-평행 관련성 상태에 있다. 이와 유사하게, 동적 부분들이 평면형 상태로부터 달라지게 형상을 변화시킴에 따라, 중심점(2408)이 관련성 삼각형의 다른 중심점, 예컨대 중심점(2410)에 접근할 수도 있다는 것이 고찰된다. 중심점들의 이러한 수렴은 예시적인 양태에서 그 관련성 삼각형의 위치에서의 그 물품의 최대 Z-방향 변화와 연관된다. 동적 재료 형상에서의 변화는 그 물품의 일차 평면으로부터 Z-방향으로 연장하는 다면화(예를 들어, 6개의 면) 볼륨을 형성한다. 이해될 바와 같이, 각진 패싯들이 도 21~도 24에 도시된다; 그러나, 만곡형 피처들도 역시 이제부터 도 34~도 36에서 논의되는 바와 같이 구현될 수도 있다.

다시 도 21 및 도 24를 회상하면, 생장 촉진 구조의 제1 상태는 도 21에 도시되어 있지만 생장 촉진 구조의 제2 상태는 도 24에 도시되어 있다. 예시적인 양태에서 생장 촉진 구조의 제1 상태가 더 따뜻한 환경에서 또는 사용자의 체온이 생장 촉진 구조가 제2 상태에 있는 경우보다 더 큰 레벨에 있는 경우에 더욱 적합할 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 의류와 같은 물품은 더 적은 치수화 상태에 있을 경우 더 양호한 열 전달 및 그러므로 냉각 효과를 제공한다. 생장 촉진 구조의 제1 상태는 도 24의 제2 상태와 비교할 때 더 적은 치수화 상태에 있다. 다르게 진술하면, 예시적인 양태에서 도 24의 제2 상태가 도 21의 더 큰 절연 계수에 의하여 제공되는 것보다 더 큰 절연 계수를 제공한다는 것이 고찰된다.

도 25는 본 발명의 양태들에 따르는, 캐리어 재료(2501) 및 복수 개의 동적 재료 부분들로 형성되는 대안적 생장 촉진 구조(2500)를 보여준다. 동적 재료 부분들 사이에서 연장하여 배향 및 동적 재료 부분들 사이의 기하학적 관련성을 강조하는 실선들도 역시 도시된다. 이러한 실선들이 예시의 목적을 위하여 도시되어 있지만, 이들은 본 발명의 예시적인 양태에서 캐리어 재료(2501) 상에 형성되도록 의도되지 않는다.

더 큰-배향된 및 더 적게-배향된 기하학적 구조를 가지는 도 21~도 24의 동적 재료 부분들과 달리, 생장 촉진 구조(2500)의 동적 재료 부분들은 성질에 있어서 동일하다. 크게-배향된 그리고 더 적게-배향된 양태가 몇 가지 양태들에서 구조적 장점들을 제공하지만 균일한 성질이 몇 가지 양태들에서 제조가능성의 장점을 제공할 수도 있다는 것이 고찰된다. 그러나, 본 발명의 양태들은 물품의 하나 이상의 특정 위치들에서 적어도 하나의 또는 다른 배치를 사용하는 것을 고찰한다.

생장 촉진 구조(2500)는 관련성 삼각형의 꼭지점들 및 중심점들에 포지셔닝된 동적 재료 부분들로서 구현된다. 예를 들어, 참조 포인트(2502) 주위에 중심을 두고서, 부분들(2506, 2510 및 2514)이 그 참조 포인트(2502)에 중심을 두는 관련성 삼각형의 꼭지점들에 포지셔닝된다. 생장 촉진 구조의 음의 푸아송비를 달성하기 위하여, 공통 관련성 삼각형의 꼭지점들을 형성하는 그러한 동적 재료 부분들이 상이한 관련성 삼각형들의 중심점들도 역시 형성한다는 것에 주의해야 한다. 다르게 진술하면, 예시적인 양태에서, 제1 관련성 삼각형의 꼭지점을 형성하는 동적 재료 부분의 액티브 부분은 다른 관련성 삼각형 꼭지점들과는 교차하지 않을 것이다. 포인트(2502) 주위에 중심을 두는 관련성 삼각형의 중심점들은 부분들(2512, 2504 및 2508)이다.

도 26은 본 발명의 양태들에 따르는, 도 25에 도시되는 것들과 유사한 동적 재료들의 패턴을 가지는 생장 촉진 구조(2600)의 치수화 사시도를 보여준다. 특히, 그 안에서 생장 촉진 재료가 비-치수화 상태로 상재할 평면으로부터 양의 Z-방향으로 연장하는 대표적 중심 포인트(2602)가 도시된다. 도시된 바와 같이, 동적 재료 부분(2604)은 꼭지점들(2606)에 빗살(crimp) 포인트를 가지는 콤플렉스 형상을 형성한다. 콤플렉스 형상은, 이제부터 도 31~도 33에서 도시되는 바와 같이, 결속의 포인트들(예를 들어 빗살 포인트들)을 형성하는, 굴절(deflection)의 반전 방향들(inverse directions)의 교차에 관한 것이다.

도 27은 본 발명의 양태들에 따르는, 도 25에서 도시되는 것들과 유사한 동적 재료들의 패턴을 가지는 생장 촉진 구조(2700)의 도 26에서 논의되었던 것과 같은 것의 반대면으로부터의 치수화 사시도를 보여준다. 결과적으로, 예시적인 관련성 삼각형(수렴하는 프로세스에 있어서 6-면형 객체를 초래하는 중심점들을 가짐)의 중심 포인트(2704)의 음의 Z-방향에서의 치수적 굴절을 나타내는 관련성 삼각형(2706)이 도시된다. 캐리어 재료(2702)의 반대 표면 상의 동적 재료에 의하여 야기되는 중심 포인트의 이러한 굴절은 이러한 재료의 치수화 구조를 형성한다.

도 21~도 27이 관련성 삼각형 배향의 꼭지점들 및 중심점들에 포지셔닝되고 그러므로 콤플렉스 형상들(예를 들어, 빗살(crimping))을 이용하여 구조적 양태들을 획득하는 동적 재료들을 도시하는 반면에, 도 28~도 30은 동적 재료들의 기계적 속성들을 레버리지하고 그 대신에 구조적 양태들을 획득하기 위하여 단순 곡선/조인트를 실질적으로 이용하는 생장 촉진 구조를 보여준다. 다르게 진술하면, 도 21~도 27에 도시되는 근접한 관련성 삼각형들 사이에서 연장하는 대신에, 도 28~도 30의 동적 재료들은 상대적인 관련성 삼각형(예를 들어, 이들이 그 안에 포지셔닝되는 관련성 삼각형)을 실질적으로 표현한다.

도 28은 본 발명의 양태들에 따르는, 단순 굴곡들(simple bends)을 형성하는 동적 재료 부분들을 가지는 생장 촉진 구조(2800)에 대한 예시적인 패턴을 보여준다. 예를 들어, 예시적인 관련성 삼각형은 예시적인 중심 포인트(2810)에 중심을 두고 그리고 캐리어 재료(2802) 상에 포지셔닝되는 바와 같은 동적 재료들 부분들(2804, 2806 및 2808)을 포함하도록 형성될 수도 있다. 도 21~도 30의 관련성 삼각형들의 일반적 상대 배향이 유사한 반면에, 동적 재료들이 결과적인 치수적 양태들(dimensional aspects)의 패싯들 및 부분들을 표현하기 위하여 사용되는 방식은 위에서 논의된 바와 같이 상이하다.

도 29는 본 발명의 양태들에 따르는, 부분적으로 치수화된 상태에 있는 도 28의 생장 촉진 구조(2900)를 보여준다. 중심 포인트(2910)를 가지는 관련성 삼각형이 예시의 목적을 위하여 도시되는데, 그것으로부터 동적 재료 부분들(2912, 2914 및 2916)이 방사상으로 연장한다. 이러한 예시적인 양태에서, 동적 재료 부분들의 각각은 관련성 삼각형의 꼭지점으로부터 예시적인 중심 포인트(2910)까지 연장하는 굽힘축 상에 중심을 둔다. 더 나아가, 이러한 예에서, 동적 재료 부분들은 그들이 서빙하는(serve) 관련성 삼각형 내에 포지셔닝된다(또는 부분적으로 정의한다).

재료 부분들은 세로축 아래로 연장하는 선분 중심으로 굽어져서 반대측 부분들이 굽힘 액션의 결과로서 수렴하도록 허용하는 것으로 고찰된다. 동적 재료들이 캐리어 재료에 부착되거나 그렇지 않으면 이것과 커플링/형성되기 때문에, 이러한 재료 역시 이러한 굴절의 축에서 굽어져서 치수화 구조들을 형성한다.

도 30은 본 발명의 양태들에 따르는, 치수화된 상태에 있는 도 28의 생장 촉진 구조(3000)를 보여준다. 동적 재료 부분들[예를 들어, 동적 재료 부분(3006)]의 상호작용 때문에, 도 30은 중심 포인트(3002) 주위에 중심을 두는 관련성 삼각형의 중심점에서의 동적 재료의 사용이 없이도 발생하는 중심점(2004) 굴절을 예시할 수 있다. 예를 들어, 관련성 삼각형의 꼭지점들에 있는 동적 재료 부분들 및 인접한 관련성 삼각형들의 꼭지점들에 있는 동적 재료 부분들은 상호작용하여 중심점 굴절을 야기한다.

도 31은 본 발명의 양태들에 따르는 예시적인 동적 재료 부분(3000)을 보여준다. 전술한 바와 같이 그리고 이제부터 도 37a~도 37d에 대하여 더 자세하게 논의되는 바와 같이, 동적 재료는 하재하는 캐리어 재료와 통합되고, 적용되고, 커플링되고, 그렇지 않으면 물리적 협력 상태에 있어서 자극에 응답하여 캐리어 재료의 치수의 변화를 야기할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 캐리어 재료는 물품의 부분을 형성하는 임의의 타입의 재료일 수도 있다. 예를 들어, 캐리어 재료는 편물, 직물, 압출물, 비-직물, 또는 물품의 부분을 형성할 수도 있는 임의의 타입의 재료일 수도 있다.

동적 재료 부분(3000)은 노출된 상단면(3102)이 있는 사각형 부분으로서 도시된다. 그러나, 앞에서 논의되고 고찰되는 바와 같이, 동적 재료 부분은 임의의 형상(예를 들어, 원형, 타원형, 정방형, 사각형, 오각형, 육각형, 유기물)을 가질 수도 있다. 콤플렉스 구조를 쉽게 예시하기 위하여, 사각형 형상이 도 31에서 (그리고 다음 도 34에서) 도시된다.

동적 재료 부분(3000)은 동적 재료 부분(3000)의 길이만큼 연장하는 세로축(3104)과 함께 도시된다. 전술한 바와 같이, 예시적인 양태에서 세로축(3104)이 관련성 삼각형 및 관련성 삼각형의 중심 포인트로부터 연장하는 선분과 정렬될 수도 있다(또는 이를 야기할 수도 있다)는 것이 고찰된다. 아래의 도 32 및 도 33 에 도시된 바와 같이, 세로축은 그 위에 동적 재료 부분(3000)이 양의 방향 및 음의 방향 모두에서 표현되는 선분이다. 동적 재료 부분(3000)에 치수의 변화를 제공하는 것은 바로 공통 축과 나란한 양의 및 음의 마디 모두에서의 이러한 상호작용이며, 이것이 세로축(3104) 및 제1 천이 라인(3106) 및 제2 천이 라인(3108)의 교차점에서의 정점[예를 들어, 빗살(crimp) 포인트]을 초래한다.

천이 라인들(3106 및 3108)에서, 동적 재료 부분(3000)은 세로축(3104)을 따라서 음의 마디를 가지는 것으로부터 양의 마디로 천이한다. 더 나아가, 천이 라인들(3106 및 3108)은 예시적인 생장 촉진 구조의 관련성 삼각형의 변들과 나란하게 정렬한다(또는 시레이션한다(cerate)). 관련성 삼각형이라는 용어가 본 명세서에서 동적 재료 부분들 및 그들의 표현 위치들 중에서의 기하학적 관련성의 표시자로서 사용되지만, 예시적인 양태에서, 임의의 기하학적 패턴이 동적 재료 부분(3000)의 하나 이상의 표현 위치들과 정렬할 수도 있다는 것이 고찰된다. 예시적인 양태에서, 천이 라인(3106)은 세로축(3104)으로부터 세로축(3104) 및 천이 라인(3108) 사이에 생성된 각도와 대칭인 각도를 형성한다. 예시적인 양태에서, 천이 라인 및 세로축 사이의 각도는 패싯(3114) 내에서[그리고 패싯(3116) 내에서] 22.5도 및 37.5도 사이에 있다. 결과적으로, 천이 라인(3108 및 3106) 사이의 각도는 45도 및 75도 사이이다. 예시적인 양태에서, 천이 라인(3108 및 3106) 사이의 각도는 60도이다. 다른 관련성 기하학적 구조들이 고찰되기 때문에, 예시적인 양태들에서 75도 보다 더 크고 45도 보다 더 적은 추가적 각도들도 역시 고찰된다.

동적 재료 부분(3000)은 세로축(3104) 및 천이 라인들(3108 및 3106) 사이에 적어도 4개의 패싯들을 형성한다. 패싯들은 3110, 3112, 3116 및 3114이다. 패싯들(3110 및 3112)은 "V"-유사 구조를 형성하고(도 32에 도시된 바와 같음) 그리고 패싯들(3116 및 3114)은 뒤집힌 "V"-유사 구조(도 33에 도시된 바와 같음)를 형성한다. 예시적인 양태에서, 동적 재료 부분(3000)의 배향이 결과적인 치수의 구조에 영향을 준다. 예를 들어, 도 20의 이전에 논의된 더 큰 배향된 부분들[예를 들어, 부분들(2004, 2006 및 2008)]은 도 20의 원형 영역(2002)에 근접하여 배향되는 패싯들(3110 및 3112)을 가질 것이다. 더 나아가, 도 20의 더 적게 배향된 부분들은 도 20의 원형 영역(2002)에 근접하게 배향되는 패싯들(3116 및 3114)을 가질 것이다. 다르게 진술하면, 패싯들(3116 및 3114)이 관련성 삼각형의 꼭지점들 형성하는 반면에 페이스들(3110 및 3112)이 관련성 삼각형의 중심점들과 나란하게 배치된다는 것이 고찰된다.

도 32는 본 발명의 양태들에 따르는, 절단선(32-32)에 따른 동적 재료 부분(3000)의 단면도를 보여준다. 동적 재료 부분(3000)은 상단면(3102) 및 하단면(3204)을 가지는 것으로 도시된다. 또한 이들이 세로축(3104)으로부터 연장할 때의 패싯들(3114 및 3116)이 도시된다.

도 33은 본 발명의 양태들에 따르는, 절단선(33-33)에 따른 동적 재료 부분(3000)의 단면도를 보여준다. 동적 재료 부분(3000)은 상단면(3102) 및 하단면(3204)을 가지는 것으로 도시된다. 또한 세로축(3104)으로부터 연장할 때의 패싯들(3110 및 3112)이 도시된다.

위에서 논의되는 도 31과 유사하게, 도 34는 본 발명의 양태에 따르는 동적 재료 부분(3400)을 보여준다. 특히, 동적 재료 부분(3400)은 치수성을 생성하기 위한 구조적 형태를 제공하는, (이러한 콤플렉스 형상의) 콤플렉스 곡선을 형성하는 볼록 곡선 및 오목 곡선에 의존한다. 예를 들어, 천이 아크(3408) 및 천이 아크(3406) 각각 위에 형성된 패싯들(3410 및 3412)은 도 36에서 다음과 같이 도시되는 바와 같이 이 예에서 볼록이다. 천이 아크(3408) 및 천이 아크(3406) 각각 아래에 형성된 패싯들(3416 및 3414)은 도 35에서 다음과 같이 도시되는 바와 같이 이 예에서 오목이다.

천이 아크(3406 및 3408)의 반경은 동적 재료 부분들 사이의 관련성의 기하학적 구조에 의존하여 변동할 수도 있다. 도 31에 대하여 논의되는 바와 같이, 세로축(3404)으로부터 벗어나는 천이 라인의 각도는 반경을 정의하는 천이 아크들이 변경될 수도 있는 것과 같이 변경되어 복수 개의 동적 재료 부분들이 함께 이용될 경우 원하는 구조 및 결과적인 치수를 획득할 수도 있다.

도 35는 본 발명의 양태들에 따르는, 절단선(35-35)에 따른 동적 재료 부분(3400)의 단면도를 보여준다. 패싯들(3414 및 3416)은 이러한 오목 곡선 구조 내에 도시된다.

도 36은 본 발명의 양태들에 따르는, 절단선(36-36)에 따른 동적 재료 부분(3400)의 단면도를 보여준다. 패싯들(3410 및 3412)은 이러한 볼록 곡선 구조 내에 도시된다.

결과적으로, 콤플렉스 곡선들/굴곡들이 구현되어 예시적인 양태에서 동적 재료들로부터 구조적 재료를 형성할 수도 있다는 것이 고찰된다. 콤플렉스 곡선들/굴곡의 예들은 적어도 도 20 및 도 25와 연계되어 논의되었다. 단순 곡선들/굴곡들이 예시적인 양태에서 동적 재료들로부터 구현될 수도 있다는 것이 더욱 고찰된다. 단순 곡선/굴곡 관련성의 일 예가 적어도 도 28과 연계하여 논의되었다. 더 나아가, 단순 및/또는 콤플렉스 곡선들/굴곡들의 임의의 조합이 공통 물품 내에서 사용되어 동적 재료들에 의한 치수성에 있어서의 원하는 변화를 획득할 수도 있다는 것이 고찰된다.

앞선 내용으로부터, 의류, 예컨대 착용될 셔츠, 반바지, 바지, 겉옷(예를 들어, 코팅, 강설, 우비 바지) 또는 임의의 다른 의복이, 동적 재료에 의하여 하재하는 캐리어 재료로 인가되는 힘에 기초하여 형상에 있어서 변경될 수 있는 생장 촉진 구조를 가지면서 형성될 수도 있다는 것이 고찰된다. 이것은 비-연관된 입력에 의하여 인가되는, 예컨대 인간에 의한 힘과 대조된다. 동적 재료가 의류 내에 통합된다는 것이 고찰되기 때문에, 그 위에 동적 재료들이 통합되는 캐리어 재료가 성질에 있어서 통상적으로 의류 내에서 사용되는 바와 같이 가요성을 가진다는 것이 고찰된다. 캐리어 재료 상에 다수 개의 동적 재료 부분들이 포지셔닝된다. 예를 들어, 동적 재료 부분들이 공통 포인트 주위에서 방사상 방식으로 배향될 수도 있다는 것이 고찰된다. 이러한 예에서, 콤플렉스 형상(예를 들어, 빗살 포인트를 형성하는 콤플렉스 굴곡 및 빗살 아크를 형성하는 콤플렉스 곡선)이 동적 재료 부분에 의하여 형성된다는 것이 고찰된다. 자극, 예컨대 열 에너지가 동적 재료에 의하여 구현되는 경우, 생장 촉진 구조는 캐리어 재료에 의하여 형성되고 동적 재료는 제1 두께로부터 제2 두께로 변경된다. 구조의 "두께"는 결합된 재료들의 두께로 한정되지 않으며, 대신에 동적 재료들의 테셀레이션(tessellation) 또는 이동에 의하여 형성되는 바와 같은 치수성의 측정이라는 것이 이해된다. 다르게 진술하면, 두께는 동적 재료들에 의하여 생성되는 치수성의 부재 시에 그 재료들이 위치될 평면으로부터, 치수화 상태에 있을 때의 관련성 삼각형의 중심 포인트의 오프셋 거리에 기초하여 측정된다. 더 다른 방식으로 진술하면, "두께"는 생장 촉진 구조의 부분들의 오프셋에 의하여 생성되는 로프트-형성 볼륨의 측정일 수도 있다.

치수화 제품을 형성하기 위하여 그 안에 통합된 동적 재료를 가지는 물품을 제조하는 방법은 다수 개의 고찰된 방식들에서 발생할 수도 있다. 예를 들어, 동적 재료가 그 물품 내에 통합되는 것이 고찰된다. 이러한 통합은, 동적 재료들의 적층판을 캐리어 재료에 적용시키는 단계, 동적 재료를 캐리어 재료에 인쇄하는 단계, 및/또는 섬유 레벨에서 동적 재료들을 통합하는 단계(예를 들어, 동적 재료가 융합된 섬유들을 제작된 캐리어 재료 내에 삽입함)를 포함할 수도 있다. 이러한 통합은 물품의 제작의 임의의 스테이지에서 발생할 수도 있다. 예를 들어, 통합은 후-처리 통합일 수도 있고, 어셈블리 도중일 수도 있으며, 또는 물품의 재료들이 처리되는 중인 임의의 시점일 수도 있다. 더 나아가, 동적 재료가 2-차원의 방식으로 통합되고 그 이후에 3-차원의 형상에 대해서 교시되는 경우가 고찰된다. 더 나아가, 동적 재료가 2 차원의 방식으로 삽입되고, 상대적으로 2-차원의 형상에 대해 교시되며, 그리고 3 차원의 방식으로 형성되는 경우가 고찰된다.

방법에서의 추가적 단계는 하나 이상의 바이어싱 부분들을 통합시키는 것을 포함할 수도 있다. 바이어싱 부분들은 공통 시간에(또는) 동적 재료들과 함께 통합될 수도 있다. 이들은 추후의 시점에, 예컨대 교시하는 페이즈 도중에 통합될 수도 있으며, 또는 이들은 동적 재료들이 하나 이상의 교시 단계들에 노출된 이후에 통합될 수도 있다. 바이어싱 재료는 동적 재료들과 함께 설명된 방식들, 예컨대 인쇄, 결합, 적층, 섬유-레벨 통합, 및/또는 기계적 커플링으로 통합될 수도 있다.

동적 재료가 통합된 물품을 제조하는 예시적인 양태의 다른 단계는 동적 재료를 제1 형상으로 프로그래밍하는 것을 포함한다. 위에서 논의된 바와 같은 프로그래밍은 재료를 그 재료에 대한 임계 위의 자극에 대해 노출시키는 것을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 그러면 동적 재료는 형상 기억 폴리머이고, 교시는 그 재료의 유리 천이 온도 위의 또는 인접한 온도에서의 열 에너지로서 수행될 수도 있다.

동적 재료가 집적된 물품의 제조의 예시적인 양태에서의 다른 단계는, 동적 재료를 제2 형상으로부터 제1 형상으로 변경시키기에 충분한 자극에 노출시키는 것을 포함한다. 이러한 예에서, 제2 형상은 로프트-유사 볼륨(예를 들어, 제1 형상보다 더 두꺼운 두께)을 생성하는 치수화 형상일 수도 있다. 자극, 예컨대 열 에너지의 인가 시에, 동적 재료는 제2 형상으로부터 제1 형상으로 변화한다. 제2 형상으로부터 제1 형상으로의 변화를 야기하는 자극의 인가는, 예시적인 양태에서 제1 형상이 교시된 바와 같이 학습되었다는 것을 보장하기 위하여 사용될 수도 있다.

투과성 구조(PERMEABLE STRUCTURES)

본 발명의 양태들은 동적 재료들을 구현하여 물품의 투과성 특징을 변경하는 것을 고찰한다. 예를 들어, 적어도 도 10a~도 10c 및 도 16~도 19b에 대하여 논의된 바와 같이, 에어 이동 및/또는 수분 이동을 위한 투과성이 동적 재료에 의한 물품의 조작을 통해서 변경될 수도 있다는 것이 고찰된다. 동적 재료에 의하여 구동되는 물품 내의 투과성을 구현하기 위하여 고찰되는 추가적 개념은 다음에 논의되는 도 38~도 42에서 도시된다.

도 38은 본 발명의 양태들에 따르는 일련의 동적 재료 부분 세그먼트(3800)를 보여준다. 동적 재료는 물품의 일부를 형성하는 캐리어 재료와 커플링되고, 그 위에 형성되며, 그것과 통합되고, 또는 그렇지 않으면 이것에 연결되는 세그먼트를 형성한다. 동적 재료 세그먼트들, 예컨대 세그먼트(3802)는 자극에 응답하는 그 세그먼트의 그리고 캐리어 재료의 연관된 부분의 신장을 야기한다. 예를 들어, 열 에너지의 증가(예를 들어, 그 물품의 착용자에 대한 온도에서의 상승)에 응답하여, 동적 재료 세그먼트들은 일단에서 타단으로 신장한다. 길이에서의 증가는 동적 재료 세그먼트의 길이의 지그재그 세그먼트들 중 하나 이상 사이의 각도를 증가시키는 동적 재료에 의하여 달성될 수도 있다.

도 39는 본 발명의 양태들에 따르는, "폐쇄" 배향에 있는 동적 재료에 의하여 작동되는 투과성 구조(3900)를 보여준다. 일련의 동적 재료 세그먼트들, 예컨대 세그먼트들(3906 및 3908)은 듀얼-층 재료와 연관된다. 듀얼-층 재료는 재료의 상단 층(3902) 및 바닥 층 재료(3904)를 가진다. 상단 층(3902) 및 바닥 층(3904)은 반대이지만 대응하여 층들을 관통하여 연장하는 "주름살" 부분들을 형성하는 하프-다이아몬드를 커트(cut)를 가진다. 주름살 부분들은 상단 층(3902) 하프-다이아몬드 커트 및 바닥 층(3904) 반대 하프 다이아몬드 커트의 혼합(intermingling)에 기초하여 다이아몬드 형상의 외관을 제공한다.

후속하는 도면들에서 앞으로 묘사되는 바와 같이, 동적 재료 세그먼트들(3906 및 3908)이 자극(예를 들어, 열 에너지의 증가)에 응답하여 연장할 때, 바닥 층(3904)은 상단 층(3902) 하프 다이아몬드 커트의 감소하는 폭에 의하여 측면으로 압축되며, 이것이 결과적으로 바닥 층(3904) 주름살 세그먼트의 상향하는 "퍼커링(puckering)"을 초래한다. 유사한 액션이, 이것이 바닥 층(3904)을 통과하여 연장할 때에 상단 층(3902)에 발생한다. 이러한 조율되는 퍼커링 액션이 가스 및 수분이 지나갈 수도 있는 채널을 생성한다.

도 40은 본 발명의 양태들에 따르는, "개방" 배향에 있는 동적 재료에 의하여 작동되는 투과성 구조(4000)를 보여준다. 동적 재료 세그먼트들은 도 40에 도시되지 않는다; 그러나, 동적 재료 세그먼트들이 사용된다는 것이 고찰된다. 예시적인 양태들에서, 동적 재료 세그먼트들은 상단 재료의 상단면 상에, 하단 재료의 하단면 상에 및/또는 상단 및 하단 재료들 사이에서 포지셔닝될 수도 있다.

동적 재료에 의하여 작동된 투과성 구조(4000)는, 이것이 상단 재료(4001)를 통과하여 연장할 때 하단 재료의 "퍼커링" 효과를 가지는 개방된 상태에 있다. 예를 들어, 하단 재료는 제1 주름살 부분 상단면(4002) 및 제1 주름살 부분 하단면(4004)을 가진다. 제1 주름살 부분은 또한 상단면 부분(4003)이 있는 상단 재료(4001)로 형성된다. 제2 주름살 부분들은 상단 재료(4001) 상단면 부분(4006)과 함께 도시된다. 제2 주름살 부분은 또한 하단 재료 상단면(4010)이 있는 상단 재료(4001)를 통과하여 연장하는 하단 재료로 형성된다. 이러한 제2 주름살 부분은 열, 에어, 및 수분이 동적 재료에 의하여 작동된 투과성 구조(4000)를 통과하여 전이할 개구를 제공하는데, 제2 주름살 부분에 형성된 이러한 개구는 4008 이라는 번호로써 식별된다. 예시적인 양태에서, 이러한 퍼커링 효과는, 상단 재료의 주름살 부분들이 하단 재료를 통해서 연장할 때에 하단 재료 상에 복재된다.

도 41은 본 발명의 양태들에 따르는, 도 40의 절단선(41-41)에 따른 단면도를 보여준다. 상단 재료(4001) 및 하단 재료(4102)는 각각의 층 내의 하프 다이아몬드 커트들로 형성된 주름살 부분들의 혼합으로써 도시된다. 예를 들어, 상단 재료(4001)의 제1 주름살 부분 상단면(4003)은 하단 재료(4102)의 주름살 부분 아래로 지나가는 것으로 도시된다. 이러한 제1 주름살 부분 하단 재료(4102)는 상단면(4002) 및 하단면(4004)을 가진다. 상단면(4006)이 하단 재료(4102) 아래로 지나가는 제2 주름살 부분 상에 있는 상단 재료(4001)를 가지는 제2 주름살 부분이 도시된다. 이러한 개방된 구조에서, 제2 주름살 부분 내의 하단면(4102)은 상단 재료(4001) 위로 지나가는 노출된 상단면(4010)을 가진다. 동적 재료의 이동을 통한 제1 주름살 부분 및 제2 주름살 부분의 개구는 열 및 수분이 더 용이하게 통과할 수도 있는 제2 주름살 부분의 개구(4008)를 생성한다.

도 42는 본 발명의 양태들에 따르는, 열린 상태에 있는 동적 재료에 의하여 작동되는 투과성 구조(4200)를 보여준다. 특히, 동적 재료 부분들에 의하여 인가되는 힘의 상대적인 방향이 예시되어 에어가 통과하여 지나갈 수도 있는 채널들의 개구를 야기하는 방향을 보여준다. 온도에서의 더 큰 증가가 이루어지면, 더 큰 양의 힘이 인가되며, 결과적으로 주름살 구조들에 의한 더 큰 양의 열림을 초래한다는 것이 고찰된다. 결과적으로, 더 큰 투과성이 있으면, 그 물품은 과잉 열을 방출하는 데에 더 양호하며 냉각 효과를 더 잘 허용하는데, 이것이 SMP에 인가되는 열 에너지 자극에서의 감소로 전환될 수도 있다. 그러므로, 동적 재료 및 캐리어 재료들이 자기-조절 수동 열적 관리 시스템을 형성하는 것이 고찰된다. 다르게 진술하면, 착용자의 신체의 온도가 더 높을수록, 그 물품은 더 큰 투과성을 제공한다. 이와 유사하게, 착용자에 의하여 방출되는 열 에너지가 감소함에 따라, 제1 재료 및 제2 재료가 조율된 같은 상태에 있어서 주름살 부분들에 형성된 채널을 실효적으로 닫을 때까지 그 물품의 투과성 역시 감소한다.

위에서 고찰되는 양태들의 관점에서, 의류(예를 들어, 셔츠, 반바지, 바지, 겉옷, 헤드웨어, 핸드 웨어, 및 풋웨어)에 대한 예시적인 투과성 구조는, 본 명세서에서 캐리어 재료로서 제공되는 그러한 타입의 재료들과 같은 제1 재료 부분을 포함할 수도 있다. 제1 재료는 상단면 및 반대인 하단면, 제1 단부 및 반대인 제2 단부, 및 제1 측면 및 반대인 제2 측면을 가진다. 또한 상단면 및 반대인 하단면, 제1 단부 및 반대인 제2 단부, 및 제1 측면 및 반대인 제2 측면을 가지는 제2 재료 부분으로 투과성 구조가 형성된다. 제1 재료 부분 및 제2 재료 부분들은 서로의 상단에 정렬된다.

이러한 예시적인 투과성의 구조에서, 제1 재료는 하프 다이아몬드-형상 주름살과 같은 주름살을 형성한다. 이와 유사하게, 제2 재료도, 반대일 수도 있지만 제1 재료의 그것에 대칭인 주름살인 주름살을 가진다. 조합되면, 두 개의 주름살들이 함께 동작하여 에어, 열, 및/또는 수분이 그것을 통해 전달될 수도 있는 투과성 채널을 형성한다는 것이 고찰된다. 그러나, 단일 주름살이 구현되어 투과성에서 원하는 증가를 획득할 수도 있다는 것도 역시 고찰된다. 주름살을 형성하는 것은 재료 상단면 및 하단면을 통해서 연장하고 그리고 제1-측면-투-제2-측면 방향으로 제2 단부보다 제1 단부에 더 근접한 굴절 포인트를 가지며 연장하는 주름살 슬릿으로써 달성될 수도 있는데, 제1 재료 주름살 슬릿이 제1 재료 주름살을 형성한다. 이러한 주름살 슬릿이 선형이거나 만곡형일 수도 있다는 것이 고찰된다. 예를 들어, 선형 주름살 슬릿은 형성될 하프 다이아몬드 주름살의 꼭지점인 굴절 포인트를 가질 수도 있다. 이와 유사하게, 주름살 슬릿은 곡선의 정점인 굴절 포인트를 가지면서 만곡될 수도 있다. 굴절 포인트들은 일반적으로 주름살 슬릿의 기동 포인트들 보다 제1 단부 또는 제2 단부에 더 가깝다.

이와 함께, 제1 재료로부터의 주름살 및 제2 재료로부터의 대응하지만 반대인 주름살은 반대 재료를 통과하여 연장하여, 치수적 구조적 변경이 발생할 때 채널을 개방하여 투과성을 증가시키는 채널-유사 구조를 형성할 수도 있다. 이러한 치수의 변화는 적어도 제1 재료에, 그리고 그렇지 않다면 또한 제2 재료에 커플링되는 동적 재료, 예컨대 형상 기억 폴리머로 달성될 수도 있다. 자극이 동적 재료에 인가되면, 압축력 또는 장력이 동적 재료에 의하여 인가되고, 신장을 야기하는 제1 재료 및/또는 제2 재료의 하나 이상의 부분들이 영향 받는다. 신장력은, 굴절 포인트들이 그들이 신장 이전에 포지셔닝되었던 평면으로부터 멀어지게 Z-방향에서 연장하는 퍼커링 효과를 야기한다. 이러한 퍼커링 효과는 본질적으로 주름살들이 그들이 통과하여 연장하거나 형성되는 재료로부터 멀어지게 드러나기 때문에 Z-방향에서 치수적 정점(dimensional apex)을 형성한다.

예시적인 양태의 제조 방법이 본 명세서에서 제공된다. 그러나, 추가적 또는 상이한 단계들이 동일한 목적을 달성하기 위하여 구현될 수도 있다는 것이 고찰된다. 이러한 방법은 동적 재료를 물품과 통합시키는 단계를 포함할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 통합은 인쇄, 결합, 적층(laminating), 및/또는 섬유-레벨 통합을 포함할 수도 있다. 이러한 방법은 동적 재료를 제1 형상에서 프로그래밍하는 단계를 포함할 수도 있다. 예시적인 양태에서, 동적 재료는 지그재그 방식으로 형성되고, 이제 더 선형인(예를 들어, 직선) 방식으로 프로그래밍될 수도 있다. 이러한 예에서, 동적 재료가 열에 반응하는 형상 기억 폴리머라면, 물품의 착용자가 더 많은 열을 생성함에 따라, 동적 재료는 직선이 되고, 이것이 하나 이상의 주름살들의 개방으로 전환되는 신장력을 야기한다. 이러한 방법은 제1 재료 내에 주름살을 생성하는 것 및/또는 주름살을 물품의 제2 재료 내에 생성하는 것을 더 포함할 수도 있다. 그러면 예시적인 양태에서, 주름살 부분들은 반대 주름살을 형성하기 위하여 사용되는 주름살 슬릿을 통과하여 연장하도록 야기될 수도 있다.

동적 재료들 및 재료 어셈블리들의 특정한 구현예들이 본 명세서에서 제공되는 반면에, 묘사된 기계적 구조들에 대한 추가적 기계적 구조들 및 변동들이 고찰된다는 것이 이해된다. 사이즈, 기하학적 구조, 및 기계적 구조의 하나 이상의 부분들의 배향에서의 변동들이 동적 재료가 물품의 환경적 조건들을 제어하는 것을 돕도록 하면서 고찰된다. 그러므로, 비록 구성이 특정한 양태들을 참조하여 위에서 설명되었지만, 후속하는 청구항들에 의하여 제공되는 보호의 의도되는 범위로부터 벗어나지 않으면서 설명된 구성에 변경 및 변형을 가할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (20)

1. 동적 투과성을 가지는 의류로서,
   상단면 및 반대인 하단면, 제1 단부 및 반대인 제2 단부, 제1 측면 및 반대인 제2 측면을 가지는 제1 재료 부분;
   상단면 및 반대인 하단면, 제1 단부 및 반대인 제2 단부, 제1 측면 및 반대인 제2 측면을 가지는 제2 재료 부분; 및
   상기 제1 재료의 제1-단부-투-제2-단부 방향으로 연장하고 적어도 상기 제1 재료 상에 유사한 방향으로 힘을 제공할 수 있는 동적 재료를 포함하고,
   상기 제1 재료 부분 하단면은 상기 제2 재료 상단면에 근접하고, 상기 제1 재료 제1 단부는 상기 제2 재료 제1 단부와 정렬되며, 그리고 상기 제1 재료 제1 측면은 상기 제2 재료 제1 측면과 정렬되고;
   상기 제1 재료는 굴절 포인트가 상기 제2 단부보다 제1 단부에 더 근접하고 상기 제1 재료 상단면 및 하단면을 통해서 연장하며 제1-측면-투-제2-측면 방향으로 연장하는 주름살 슬릿(gill slit)을 가지고, 제1 재료 주름살 슬릿이 제1 재료 주름살을 형성하며;
   상기 제2 재료는 굴절 포인트가 상기 제1 단부보다 제2 단부에 더 근접하고 상기 제2 재료 상단면 및 하단면을 통해서 연장하며 제1-측면-투-제2-측면 방향으로 연장하는 주름살 슬릿을 가지고, 제2 재료 주름살 슬릿이 제2 재료 주름살을 형성하며;
   상기 제1 재료 주름살이 상단면이 상기 제2 재료 주름살의 하단면에 근접한 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
2. 제1항에 있어서, 상기 의류는 셔츠, 바지, 반바지, 겉옷, 속옷, 양말, 헤드웨어(headwear), 및 핸드 웨어(hand ware)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료 주름살 슬릿은 하프 다이아몬드 형상인 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료의 상기 주름살 슬릿 굴절 포인트는 곡선의 정점(curve apex)인 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료의 주름살 슬릿 굴절 포인트는 꼭지점인 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 상기 제2 단부보다 제1 단부에 더 근접한 굴절 포인트를 가지는 복수 개의 주름살을 포함하는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료 주름살 및 상기 제2 재료 주름살은 정렬하여 다이아몬드 형상을 형성하는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료 주름살의 상단면 및 상기 제2 재료 주름살의 하단면에 의하여 획정되며 상기 제1 재료 및 상기 제2 재료 모두를 통해서 연장하는 채널을 더 포함하는 동적 투과성을 가지는 의류.
9. 제1항에 있어서, 자극에 응답하여, 상기 제1 재료 주름살은 무-정점 치수적 기하학적 구조(non-apex dimensional geometry)로부터 정점화 치수적 기하학적 구조(apexed dimensional geometry)로 천이하는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료 및 상기 제2 재료는 상기 제1 재료 주름살 및 상기 제2 재료 주름살 외의 위치에서 커플링되는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
11. 제1항에 있어서, 상기 동적 재료는 상기 제1 재료와 커플링되고 상기 제2 재료와는 커플링되지 않는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
12. 제1항에 있어서, 상기 동적 재료는 상기 제1 재료 하단면 및 상기 제2 재료 상단면 모두에 커플링되는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
13. 제1항에 있어서, 상기 제1 동적 재료 부분은 상기 제1 동적 재료 부분의 공통 축을 따라 양의 굴곡(bend) 및 음의 굴곡을 가지는 콤플렉스 형상을 형성하는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
14. 제1항에 있어서, 상기 동적 재료는 형상 기억 폴리머인 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
15. 제1항에 있어서, 상기 동적 재료는 지그재그 패턴으로 상기 제1-단부-투-제2-단부 방향으로 연장하는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
16. 제1항에 있어서, 바이어싱 재료(biasing material)를 더 포함하고,
    상기 바이어싱 재료는 상기 동적 재료에 의하여 작용되는 방향성 힘에 저항성을 가지는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
17. 동적 투과성을 가지는 의류로서,
    상단면 및 반대인 하단면, 제1 단부 및 반대인 제2 단부, 제1 측면 및 반대인 제2 측면을 가지는 제1 재료 부분; 및
    상기 제1 재료 부분과 커플링되고, 상기 제1 재료의 제1-단부-투-제2-단부 방향에서 주름살이 제1 재료 상단면으로부터 제1 재료 하단면을 통해 연장하는 채널을 형성하도록 하는 힘을 작용할 수 있는 동적 재료
    를 포함하고;
    상기 제1 재료는 제1-측면-투-제2-측면 방향으로 연장하는 주름살 슬릿으로부터 형성되는 주름살을 포함하는 것인 동적 투과성을 가지는 의류.
18. 동적 재료에 의하여 활성화되는 물품(dynamic material activated article)의 제조 방법으로서,
    동적 재료를 물품과 통합시키는 단계;
    상기 동적 재료를 제1 형상으로 프로그래밍하는 단계; 및
    상기 동적 재료를 제2 형상으로부터 상기 제1 형상으로 변경하기에 충분한 자극에 노출시키는 단계
    를 포함하는 동적 재료에 의하여 활성화되는 물품의 제조 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 제1 형상은 제2 형상보다 더 투과성이 높은 것인 동적 재료에 의하여 활성화되는 물품의 제조 방법.
20. 제18항에 있어서,
    제1 주름살을 상기 물품의 제1 재료 내에 생성하는 단계;
    제2 주름살을 상기 물품의 제2 재료 내에 생성하는 단계;
    상기 제1 주름살을 상기 제2 재료의 제2 주름살 슬릿을 통해 연장시키는 단계; 및
    상기 제2 주름살을 상기 제1 재료의 제1 주름살 슬릿을 통해 연장시키는 단계
    를 포함하는 동적 재료에 의하여 활성화되는 물품의 제조 방법.

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