專利名稱：活性材料激活的自動展開裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及收起裝備，這些,裝備僅在需要時采用功能性的幾何形狀并 且這樣做將這種功能性幾何形狀向使用者展開。這些裝置將被叫作自動展開裝 置，本公開將特別著重于具有活性材料的自動展開把手。
背景技術(shù)：
機(jī)動車和其它運(yùn)輸工具例如飛機(jī)、公共汽車和火車具有多種外部的和遍及 內(nèi)部車廂的把手、控制桿、吊鉤等。例如在機(jī)動車中，這些體具有多種用途，
例如，便于從糊外出/iax的握柄、發(fā)動機(jī)罩和/鵬備箱把手、門把手、衣服銀后擋板鉤(tailgatehandle)等。大多數(shù)的這些體，如果不是全部的話，是 不經(jīng)常使用的，但是卻是7lc久固定在車內(nèi)和/敬卜部。例如內(nèi)部握柄盼瞎況下， 該把柄永久占用內(nèi)部空間并影響內(nèi)部的式樣設(shè)計。
因此，需要不影響式樣的設(shè)計以及美感的改進(jìn)的自動展開裝置，并在內(nèi)部 車廂的情況下，該裝置增加內(nèi)部空間。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開的是根據(jù)示例性實(shí)施方案的活性材料激活的自動展開裝置。在一 個實(shí) 案中，該自動展開裝置包括與表面物理聯(lián)系的構(gòu)件，其中該構(gòu)件被設(shè) 定為具有第一形式和第二形式，其中第一形式被設(shè)定為儲存構(gòu)件而第二形式被
設(shè)定為展開構(gòu)件；以及活性材料與構(gòu)件可操作地聯(lián)系的活性材料，其中該活性 材料被設(shè)計為在接收到激活信號后至少在一個性質(zhì)進(jìn)行改變，其中該至少一個 性質(zhì)的改 效地將構(gòu)件^^一形式轉(zhuǎn)換到第二形式。
自動展開裝置的方法，該方^括激活與構(gòu)件可操作聯(lián)系的活性材料，其 中該活性材料被設(shè)計為在接收到第一激活信號之后，在至少一個性質(zhì)上進(jìn)行改 變，其中所述至少一個性質(zhì)的改變有效地將構(gòu)件從第一形式轉(zhuǎn)換到第二形式； 以及將構(gòu)件從第一形式轉(zhuǎn)換為第二形式，其中該構(gòu)件與表面有物理聯(lián)系，以及其中所述第一形式被設(shè)計為儲存構(gòu)件而第二形式被設(shè)計為展開構(gòu)件。


現(xiàn)在參照附圖，這些附圖是示例性的實(shí)施方案，其中相同的元件采用相同 的數(shù)字標(biāo)記
圖l是具有活性材料激活的自動展開裝置的汽車內(nèi)部車廂的透視圖；以及 圖2是活性材料激活的自動展開裝置處于(a)儲存位置，(b)構(gòu)件端部可 移動的展開位置以及(C)構(gòu)件端部固定的展開位置的示例性實(shí)施方案；
圖3是活性材料激活的自動展開裝置在(a) - (b)儲^S和(c)展開位
置的另一示例性實(shí) 案。
圖4是活性材料激活的自動展開裝置的閉鎖機(jī)構(gòu)在(a)縮回位置、(b)轉(zhuǎn) 牛她置，(c)閉鎖位置的示例性實(shí) 案；
圖5是活性材料激活的自動展開裝置在(a)儲，置、(b)展開位置；以
及
圖6是活性材料激活的包含隱藏蓋的自動展 f^置的示例性實(shí)施方案，其 中該裝置處于儲雜置并被蓋隱藏。
具體實(shí)施例方式
這里將對于自動展開裝置以及其在車輛中的使用方法進(jìn)行描述。與現(xiàn)有的 把手、衣服鉤等相對照，本文公開的自動展開裝置有利地采用活性材料。所述 自動展開包括活性材料，其允許所述裝置響應(yīng)于在接收到^T活信號之后的 活性材料的性質(zhì)變化可逆展開。這里i頓的術(shù)語"錢"一般是指代任何功能組 件。實(shí)例包括，但是不限于，握柄、衣服鉤、門把手、發(fā)動機(jī)罩脫開(hoodrdease)、 后備箱打開(trunkrelease)、加油門釋放(fUekioorrelease)、后擋板鉤以及在大 多數(shù)的運(yùn)輸工具中特別是在機(jī)動車中出現(xiàn)的類似物。但這里所公開的自動展開 裝置除了運(yùn)輸工具之外具有綜合的用途。該裝置可以在其它應(yīng)用中使用，例如 但是不限于，行李箱、集裝箱等，其中永久附加的突出把手可以有利地被這里 所公開的自動展開把手所替代。這里使用的術(shù)語"活性t才料"一般是指在應(yīng)用激 活信號之后展示出尺寸、靴、相(phase)、定位、勁度,變化的材料。適宜的活性材料包括但是不限于，形狀記憶合金(SMA)、鐵磁形狀記憶合金(MSMA)、 形狀記憶聚合物(SMP)、壓電材料、電活化聚合物(EAP)、磁流變 (magnetorheologjcal) (MR)高彈體、電流變(electrorheologica) (ER)高彈體等。 取決于特定的活性材料，激話信號可以采取不限于，電流、電場(電壓)、溫度 變化、磁場、機(jī)械負(fù)載或者應(yīng)力等形式。
同樣，這里4頓的術(shù)語"第一"、"第二"等不是表示任何頓序或者重要程度， 而是用于將一個元件區(qū)針另一個元件，并且術(shù)語"這'"一個"并不就于數(shù)量的 限制，而是標(biāo)存在至少一個引用項(xiàng)。與數(shù)量聯(lián)系〗頓的修飾語"大約"是包含 規(guī)定值并具有上下文指出的含義(例如，包括與具體數(shù)量的測量有關(guān)的誤差程 度)。進(jìn)一步，這里公開的所有范圍包含端點(diǎn)和獨(dú)立結(jié)合。
現(xiàn)參考圖1，顯示了車輛內(nèi)部車廂的局部透視圖并通常由參考數(shù)字10來指 代。在該實(shí)施方案中，自動展開裝置，在這種情況下握柄12，與車輛表面14 物理連接，在這種情況下 內(nèi)部車廂10的頂線，在車門16正上方。在另一 實(shí)M案中，握柄12可以位于車輛的A柱18上。在該實(shí)施方案中當(dāng)自動展開 裝置12是握柄(即輔助把手)的時候，可以理解的是，這里公開的活性材料激 活的自動展開裝置可以用于任何功能組件，例如衣服鉤，發(fā)動機(jī)罩、箱子和油 門釋放把手，門把手，后擋板把手等，并且可以布置在，上和/或內(nèi)部的任何 地方。
在圖2中，更詳細(xì)地示出了自動展開握柄12。自動展開握柄12包括構(gòu)件 20和活性材料22 。在該實(shí)施方案中，構(gòu)件20本身由活性材料22構(gòu)成。在其它 的實(shí)敲案中，活性材料22可以是構(gòu)件內(nèi)的一條或者多條活性材料帶；可以部 分或者完全嵌入到構(gòu)件中；或者可以是構(gòu)件上的涂層或者層。此外，活性材料 22不需要與構(gòu)件20進(jìn)行直接聯(lián)系，而是活性材料22可與構(gòu)件進(jìn)^M控聯(lián)系。 在收到激活信號后，活性材料22被設(shè)計為在一個性質(zhì)發(fā)生變化。活性材料22 14M的改變有效地改變構(gòu)件20的一個或者多^f寺征，例如但是不限于，微、 尺寸、位置、定位、勁M:其組合等。
在示例性實(shí)歸案中，構(gòu)件20具有第一形式，也就是，如圖2 (a)所示的 結(jié)構(gòu)、位置，或者形狀，此時活性材料22處于被動模式，也就是，沒有激活信 號施加到活性材料22。構(gòu)件20的第一形式可以包括與糊表面共面的表面，例 如頂線，并被設(shè)計為儲存自動展開裝置12。在接收到激活信號時，活性材料22的性質(zhì)變化有效地使得構(gòu)件20變化到如圖2 (b)或2 (c)所示的第二形式。 第二形式被設(shè)定為展開，也就是展開(deploy)構(gòu)件20由此使之對于使用者是 可以f柳的。如這里所j頓的，術(shù)語"儲存"通常是指占據(jù)較少車內(nèi)空間或者從 現(xiàn)有 的功能組件以及在處于展開位置時的自動展開裝置本身的外表面較少 突出的自動展開裝置的一個位置。例如，在一個實(shí)施方案中，當(dāng)儲存時自動展 開裝置凹進(jìn)位于車廂10中的空腔或者儲蓄器中。在另一個實(shí)施方案中，自動展 開裝置可以簡單地折疊來增加內(nèi)部車廂空間，但是不完全凹進(jìn)車輛的內(nèi)部，這 樣自動展開裝置和車輛內(nèi)部的表面就不是共面的(就是齊平的)。
活化裝置24與自動展開裝置12連接并可操作地聯(lián)系?；罨b置24可操作 ite擇性向自動展開裝置12提供激活信號并M改變活性材料22的至少一個 性質(zhì)來改變構(gòu)件20的特性。由活化裝置24提供的激r活信號可以包括熱信號、 磁信號、電信號、氣體信號、機(jī)械信號等，以及包含至少一種前述信號組合， 特定的激活信號取決于材料和/或活性材料的激活信號配置。例如可施加熱信號 用于改變由SMA和/或SMP所制備的活性材料的性質(zhì)?？梢允┘与娦盘栍糜诟?變由EAP和/或電子EAP所制備的活性材料的性質(zhì)。可以施加(去除或者改變) 磁場用于改變由磁劍申縮材料例如MSMA和MR高彈體制備的活性材料的性 質(zhì)。
在一個實(shí)膽案中，活性材料歡活的自動展開裝置12，可以可逆的M彎 曲構(gòu)件20來自動展開。從圖2 (a)看到，當(dāng)處于第一形式的時候，由活性材 料22構(gòu)成的構(gòu)件20具有基本直的和/或平面的形狀。當(dāng)暴露于從活化裝置24 來的l^活信號下時，活性材料22產(chǎn)生性質(zhì)變化。該性質(zhì)變化有效地將構(gòu)件20 從第一形式轉(zhuǎn)換到第二形式。在該實(shí)施方案中，從第一形式到第二形式的轉(zhuǎn)換 包括移動構(gòu)件20的端部，這樣兩個端部之間的距離減小引起構(gòu)件20的向外彎 出(bow out)。
現(xiàn)在參照圖3 (a) - (c)，圖2 (a)的自動展開裝置被詳細(xì)描述。圖3 (a) 圖示包含構(gòu)件20的自動展開裝置12 ^A由框架26構(gòu)成的空腔24中的俯視圖。 圖3 (b)顯示自動展開裝置12的側(cè)視圖并顯示構(gòu)件20的表面，當(dāng)在第一形式 (就是收藏并基本平整)時，與框架26的表面辨。并且，構(gòu)件20處于第一形 式時，具有同空腔24相同的平面尺寸，并因此完全填充空腔24，這樣使構(gòu)件/ 空腔組合接近于單一完整表面。銷28剛性附著于構(gòu)件20，并被強(qiáng)制在框架26的槽30中移動。銷28從構(gòu)件20側(cè)面突出。銷28ffiii活性材料22，在該實(shí)施 例中為SMA線，與另一個相連接。在這個圖中，顯示SMA線22安裝在構(gòu)件 20的每一側(cè)。在其它實(shí)施方案中，可以使用可安裝于中心以消除力矩的單根 SMA線。
運(yùn)轉(zhuǎn)時，如圖3 (c)所示，SMA線22在室溫下是馬氏體，被電阻(沒有 顯示電線)加熱到奧氏體并在長度尺寸上收縮。這種收縮有效克服了由安裝在 銷28和構(gòu)件26之間的復(fù)位彈簧32施加的約束力。復(fù)位彈簧32被設(shè)計為壓縮 構(gòu)件20，當(dāng)SMA線22不起作用的時候，構(gòu)件20屈服并通過扭曲成為第二形 式而響應(yīng)。為了防止向內(nèi)扭曲并迫使構(gòu)件向夕卜展開，制動器34結(jié)合在框架26 中來輕微向外方向偏壓構(gòu)件20的儲存(B卩，第一形式)位置，這樣來向構(gòu)件20 施加軸向壓縮負(fù)載以加重曲率并完全展開構(gòu)件20以呈現(xiàn)給使用者。
在該實(shí)施方案中，即使是在構(gòu)件20被展開至U第二形式后，SMA線22必須 不斷加熱，來阻止SMA線22還原到柔軟的和馬氏體狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，復(fù) 位彈簧32將延伸SMA線并將構(gòu)件20回復(fù)到儲存的第一形式位置。為了使得 構(gòu)件20即使在熱量被從SMA線22消除的時候保持展開，就必須使用如圖4 (a) 4 (c)所示的閉鎖機(jī)構(gòu)36。
轉(zhuǎn)而關(guān)注圖4，松脫式閉鎖機(jī)構(gòu)36被設(shè)計為與ffiil彈簧32返回的銷28相 互作用和干涉。閉鎖機(jī)構(gòu)36包括與一個輔助空腔40可滑動聯(lián)系的楔38。楔38 被位于空腔40中的壓縮彈簧42向外壓。楔38的向外運(yùn)動被機(jī)械制動器(未示 出)限制，另一SMA線44的長度示為從空腔40的底部延伸到楔38的下側(cè)。 運(yùn)轉(zhuǎn)時，自動展開裝置12的促動弓胞構(gòu)件20的彎曲并弓|起銷28 ^U^槽30運(yùn) 動。在銷28移動的時候，其與坡狀的楔38相遇。銷28 ，R^ 38的運(yùn)動驅(qū)動 楔向下靠著彈簧42，如圖4 (b)所示，直到銷28清除楔38和壓縮彈簧42迫 使楔38向上，如圖4 (c)所示在此其作為銷28的返回運(yùn)動的制動器。當(dāng)需要 將自動展開裝置12返回到其第一結(jié)構(gòu)，就需要將楔38縮回空腔42足夠的距離， 來消除銷28和楔38之間的任何干涉。在所示的實(shí)施方案中，通過激活SMA線 44和中止向自動展開裝置12的SMA線22的激舌信號來實(shí)現(xiàn)。因此，銷28又 育的多在槽30中滑動，連接到構(gòu)件20上的復(fù)位彈簧32將構(gòu)件拉回到第一形式(即， iB^位置)，清除縮回的楔38。然后在閉鎖機(jī)構(gòu)36中的SMA線44可以被去活 化來將自動展開裝置12返回到完全去活化,狀態(tài)。在另外一個實(shí)施方案中，如果展開期間壓下閉鎖彈簧36所需的力過大的話， 可能要求SMA線22和44在自動展開裝置12和閉鎖機(jī)構(gòu)36二者中的操作同步， 這樣二者由其各自的SMA元件獨(dú)立地激活。在這種情況下，就不需要楔狀的幾 何皿。 一個有平tfii的閉鎖機(jī)構(gòu)E^夠完成功能。此外， 一旦實(shí)現(xiàn)展開結(jié)構(gòu)， 向SMA線的電流供應(yīng)可以被中止，直到構(gòu)件又一次需要收藏。可以理解的是， 上面所述的閉鎖機(jī)構(gòu)36是一種示例性實(shí)施方案。即使在活性材料去活化后仍然 起作用有利地將構(gòu)件20保持在其展開狀態(tài)的其它閉鎖機(jī)構(gòu)實(shí)施方案也是適合 的。相反地，閉鎖機(jī)構(gòu)可以用于保持構(gòu)件20處于其收起錢。適合的閉鎖機(jī)構(gòu) 可以包括但是不限于螺釘、插銷、銷等。如果需要的話，閉鎖機(jī)構(gòu)可以被釋脫 回位機(jī)構(gòu)或者第二活性材料組件可以將構(gòu)件20回位到儲存位置和M1開構(gòu)件 20。同樣，SMA的性質(zhì)，以及其它適合的活性材料，將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描 述。
現(xiàn)在返回來參考圖2，活性材料激活的自動展，置12的另一實(shí)施方案顯 示在圖2 (c)中，其中，自動展幵裝置可以ffiii增加構(gòu)件20的長欣寸來可逆 地自動展開。構(gòu)件20由在接收到激活信號后增加長度的活性材料22，例如EAP 構(gòu)成。構(gòu)件20的長度響應(yīng)撒活信號而增加。在這個實(shí)驗(yàn)案中，構(gòu)件20的端 部是固定的，即是靜止的。隨著活性材料增加構(gòu)件20的長度尺寸，構(gòu)件由于端 部固定而被迫向夕卜彎出。這樣的一個實(shí)例，應(yīng)用于活性材料a^r活的把手12顯 示在圖2 (c)中。
在圖5中，圖示了活性材料撒活的自動展開裝置50的另夕卜一個實(shí)施方案。 自動展開裝置50可以ffl51構(gòu)件52的剛性條換來向輛內(nèi)部車廂赫從糊 外部表面向外可iii也展開。如圖5 (a)所示，自動展JF^S50是安置在糊內(nèi) 部車廂的頂線54上的握柄。自動展開握柄50包括構(gòu)件52和活性材料組件56。 活性材料組件56與構(gòu)件52和頂線54鉸鏈連接。當(dāng)自動展開的握柄50具有第 一形式的時候，構(gòu)件52相對于車輛內(nèi)部組件，在這種情況下為頂線54，被設(shè)定 為處于儲存位置。當(dāng)接收到、撒活信號后，活性材料56在一個性質(zhì)上進(jìn)行改變， 有效的將自動展開的握柄50從第一形式轉(zhuǎn)換到第二形式，其中活性材料56鉸 接地將構(gòu)件52從頂線54中轉(zhuǎn)移并iaX，的內(nèi)部空間以便于使用者使用。圖5 (b)圖示了處于展開，第二形式位置的自動展開握柄50。在一個實(shí)施方案中，可逆的轉(zhuǎn)換可以用于將自動展開，從第二形式回復(fù) 到第一形式，即到儲存裝置。換句話說，終止激活信號可以有效地將活性材料
的性質(zhì)變化倒轉(zhuǎn)，因此將構(gòu)件/A^二形式返回至U第一形式。在其它實(shí)施方案中，
例如，那些包含SMA作為例如圖3中的活性材料，中止激活信號將導(dǎo)致SMA 線 到馬氏體相，但是，沒有相反的延伸SMA線并收回把手的力作用在把手 上的話，把手將保持在展開位置。回復(fù)機(jī)構(gòu)，諸如圖3的復(fù)位彈簧32或者圖5 的螺旋彈簧58可以在歡活信號結(jié)束的時候或者閉鎖機(jī)構(gòu)釋放時任魁也用于將自 動展開體回復(fù)至'J相對位置。例如，如果在歡活的時候活性材料將構(gòu)件20轉(zhuǎn)換 到第二形式，展開位置，在激活信號終止的時候回復(fù)機(jī)構(gòu)可將構(gòu)件20返回到第 一形式，儲存位置。在另外的實(shí)例中，閉鎖機(jī)構(gòu)或者活性材料(活化時)將構(gòu) 件20保持在儲^j立置，回復(fù)機(jī)構(gòu)可以在閉鎖機(jī)構(gòu)釋放的時候或者活性材料去活 化的時候有效將構(gòu)件轉(zhuǎn)換到展開位置。這樣的實(shí)施方案對于那些固有僅作為單 向調(diào)節(jié)器有效的活性材料可能是有禾啲，例如SMA，這將在隨后更詳細(xì)的討論。 不管采用何種激活的模式，當(dāng)在被動模式中將構(gòu)倂諸存起來是有利的，因 此自動展開裝置的持續(xù)儲存不需要動力。換句話說，自動展開，所僅僅需要 的動力是用于構(gòu)件必須展開來^^短暫的持續(xù)時間，例如車門的打開。但是如 果，因?yàn)橐恍┰驑?gòu)件必須展開比一般持續(xù)時間較長的時間，或者如果自動展 開驢的功能是一種需要延長展開，例如衣服鉤，那么閉鎖機(jī)構(gòu)可以加到自動 展開裝置中。
現(xiàn)在來看圖6，圖示了又一個自動展開裝置150的實(shí)施方案。在這個實(shí)施方 案中，自動展開體150進(jìn)一步包括隱藏蓋152。隱藏蓋152可以與任何自動展 開裝置150結(jié)合使用，其中對于后者選擇性的覆蓋、隱 1]/或保護(hù)該裝置是有 益的。隱藏蓋152可以用于隱繊件154，這里4頓虛線輪廓棘示，因?yàn)樵诘?一形式(儲存位置)時它是隱藏在隱藏蓋之后的。該蓋可以設(shè)計為主動移動， 例如ffli^OT附加的活性材料、機(jī)械促動等來展現(xiàn)自動展開裝置?；蛘唠[藏蓋 可以設(shè)定為被動移動，其中該蓋由彈性的低模量材料構(gòu)成，所述概莫量材料在 自動展開裝置150從第一形式向第二形式轉(zhuǎn)換的時纟矣育,被自動展開裝置150 的構(gòu)件154推到旁邊。
在車輛內(nèi)部或者在車輛外部上自動展開裝置的方法，可包括激活與構(gòu)件可 操作聯(lián)系的活性材料，其中，活性材料在接收到歡活信號之后改變至少一個性質(zhì)。該性質(zhì)的變化有效地將構(gòu)件從第一形式轉(zhuǎn)換到第二形式。構(gòu)件從第一形式 到第二形式的轉(zhuǎn)換被設(shè)計為將構(gòu)件從儲存位置到展開位置，其中所述儲存位置 位于糊的內(nèi)/外組件內(nèi)和/或歸車輛的內(nèi)/外組件，諸如頂線、A柱等，所述打 開位置在糊的內(nèi)部車廂空間中(或者從外部向外)，其中，駕駛員和/頗客將 可以^ffi該構(gòu)件。
如上所述，活化裝置可以用于施加激活信號到示例性的自動展開裝置中的 活性材料。該活化裝置可以采用多種方式來操作。例如，在一種實(shí)施方案中， 使用遙控鑰匙鏈， 一般用于打開車門，還可以設(shè)計為啟動激活信號并展開和/或 暴露一個或者更多的自動展開裝置。類似的，當(dāng)鑰匙鏈被帶到與自動展開， 物理鄰近的時候，鑰匙鏈的無線信號發(fā)送機(jī)組合活化裝置傳感器可以用于自動
激活活性材料，因ib匕就不需要按動鑰匙鏈的按鈕。在另外的實(shí)施方案中，激活 信號可以人工歡活。例如，將車鑰匙插入至陣門的鑰匙孔中，或者自己把門打 開都可以將激活信號啟動。類似的，按鈕等可以被布置在臨近自動展開裝置， 其中，為了展開裝置而壓下按鈕將激活信號激活。在上述的任何方法中，激活 信號可以由與自動展開裝置聯(lián)系的計時器的暫停來關(guān)閉，或者通過一些事件的 發(fā)生，例如關(guān)閉車門，或者將車放于換檔，來將歡活信號去活化并將構(gòu)件回復(fù) 到構(gòu)件被儲存并任^i也被隱藏的第一形式。
活性材料的激活也可以手工操作，即，不需要使用活化裝置。通過利用活 性材料的#^性質(zhì)，可以通過 操作者或者乘客來#^活它們。例如采用SMA 作為活性材料，該材料具有超彈性并將在后面與乘除的活性材料一起作詳細(xì)地 討論，自動展開裝置的隱藏蓋的SMA部分上的壓力可以弓跑在SMA的相變化， 據(jù)此蓋的模數(shù)!艦夠降低來被壓入，這將允許iSA到構(gòu)件中，艮P門把手的內(nèi)敏 外部。
反復(fù)的說，雖然在圖1-6所顯示的活性材料激活的自動展開裝置是關(guān)于車輛 握柄，應(yīng)當(dāng)理解的是，自動展開裝置可以應(yīng)用于 、其它運(yùn)輸工具，或者甚
至是非運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用的任何功能構(gòu)件，諸如行李箱、容器等。這種適合自動展開 的^g包括但是不限于，衣服鉤，后備箱、油門等的釋放把手，門、蓋子、后 擋板等的把手，以及其它可能需要自動展開裝置的組件。
如前面所述，適用于自動展開體的活性材料包括但是不限于，形狀記憶 聚合物(SMP)、微記憶合金(SMA)、電活化聚合物(EAP)、壓電材料、鐵磁形狀記憶合金、磁流變(magnetorheological) (MR)高彈體以及電流變 (electrorheological) (ER)高彈體。
"微記〖乙聚合物"通常尉旨一種聚合材料，雜施加激活信號的情況下出 現(xiàn)性質(zhì)的改變，例如，彈性模量、形狀，尺寸、形狀取向，或者包含至少一種 前述性質(zhì)的組合。形狀記憶聚合物可以是熱敏(即性質(zhì)的變化是由熱激活信號 來弓胞的)、光敏(即性質(zhì)的變化是由基于光的信號來弓胞的)、纟破敏(即性
質(zhì)的變化是由諸如濕氣、水蒸氣或者7夂之類的液#"激活信號來引起的)，或者包 含至少前述一種的組合。
通常，SMP是相偏析的共聚物，其包含至少兩種不同的單元，也可以表述 為在SMP中定義兩種不同的鏈段(segment),每種^S對于SMP的總性質(zhì)貢 獻(xiàn)是不同的。這里所使用的術(shù)語"鏈段"是指共聚形成SMP的相同或者相近的單 體或者低聚體單元的嵌段、接枝、或者序列。每種鏈段可以是晶體的或者無定 形的，并各自分別具有相應(yīng)的熔點(diǎn)或者玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。術(shù)語"熱轉(zhuǎn)變溫 度"這里是為了方便使用， 一般用于根據(jù)該鏈段是無定形的還是晶體的而指Tg 或者熔點(diǎn)。對于包含鏈段(n)的SMP， SMP被認(rèn)為具有一個5更的l連段和(n-l) 個軟的鏈段，其中硬的鏈段具有比任何軟鏈段高的熱轉(zhuǎn)變溫度。因此，SMP具 有(n)個熱轉(zhuǎn)變鵬。硬鏈段的熱轉(zhuǎn)變鵬被稱為"最終轉(zhuǎn)變溫度"，所謂"最軟" 鏈段的熱轉(zhuǎn)變、M被稱為"第一轉(zhuǎn)變^M"。重要的是要注意如果SMP有具有相 同的熱轉(zhuǎn)變溫度特征的多個鏈段，其中該熱轉(zhuǎn)變^Jt同時是最終轉(zhuǎn)變溫度，那 么SMP就被認(rèn)為是具有多^N更纟連段。
當(dāng)SMP加熱到最終轉(zhuǎn)變皿之上的時候，SMP材料可以被給定一個永久 皿。SMP的永久形狀可以M31隨后)t4卩SMP至U那個，之下來設(shè)定或者記
憶。這里^頓的術(shù)語"原始^r、"預(yù)設(shè)^ir，以及'7乂久形拔'是同義的并t欲
互換4頓。臨時形狀可以通過以下方式來設(shè)定將材料加熱到比任何軟鏈段的
轉(zhuǎn)變鵬高而比最終轉(zhuǎn)變纟鵬低，對SMP施加外部壓力棘負(fù)載使其變形，并 在保謝吏變形的外部壓力或負(fù)載的情況下將其冷卻到軟鏈段的特定熱轉(zhuǎn)變溫度 之下。
永久形狀可以通過在去除壓力或負(fù)載時加熱材料到高于軟鏈段的特定熱轉(zhuǎn) 變溫度并低于最終轉(zhuǎn)變溫度來恢復(fù)。因此，應(yīng)當(dāng)清楚，結(jié)合多個軟鏈段，可以 顯示多種臨時微，而結(jié)合多種硬鏈段，可能可以顯示多種永久形狀。對以的，4OT分層方法或者復(fù)合方法，多種SMP的組合將顯示多個臨時和永久形狀之間 的轉(zhuǎn)換。
對于只有兩4iil段的SMP,柳U己憶聚合物的臨時形狀在第一轉(zhuǎn)變溫度設(shè)
定，隨后在負(fù)載下冷卻SMP來鎖定在臨時微。只要SMP保持在第一轉(zhuǎn)變溫 度之下，臨時形拔就被保持。當(dāng)SMP在消除負(fù)載狀態(tài)下又被提升至悌一轉(zhuǎn)變溫 度之上的時候，永久形狀可以再次獲得。重復(fù)加熱、成形和冷卻步驟可以重復(fù) 地重置臨時皿。
大多數(shù)的SMP呈現(xiàn)一種"單向(one-way)"交媒，其中，SMP顯示一種永久形 狀。將形狀記憶聚合物在沒有壓力或者負(fù)載的條件下加熱到軟,連段的熱轉(zhuǎn)變溫 度之上，就實(shí)現(xiàn)了永久形狀，在不使用外力的情況下該形狀將不會返回到臨時 微。
或者， 一些形狀記憶聚合物組合物可以被制備來顯示'雙向(twoway)"效果， 其中，SMP顯示兩種永久形狀。這些系統(tǒng)包含至少兩種聚合物組分。例如，一 種組分可以是第一交ra合物，而另一種組分是不同的交聯(lián)聚合物。這些組分 M31分層技炎layertechnique)被組合到一起，或者為互穿網(wǎng)絡(luò)物，其中，兩種聚 合物組分是交聯(lián)的但不是相互交聯(lián)。S3i改變溫度，形狀記憶聚合物在第一永 久皿或第二永久形汰的方向上來改 ^。 ^V乂久形狀屬于SMP的一種組 分。所有形狀的、鵬繊性是由于一種組分("組分A")的機(jī)械性質(zhì)幾乎獨(dú)立 于所關(guān)注的^^區(qū)間內(nèi)的纟鵬。其它組分("組分B")的機(jī)械性質(zhì)鵬取決于所 關(guān)注的^Jt區(qū)間內(nèi)的、M。在一種實(shí)施方案中，組分B相對于組分A在低溫時 變得更加堅固，而組分A在高溫下更為堅固并決定實(shí)際的皿。雙向記fc^置 可以ffl31如下制備，設(shè)定組分A的永久微("第一7乂久^R")，將錢 為 組分B的永久微("第二7乂久^r)，并施加應(yīng)力來固定組分B的永久形狀。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到可以多種不同的形式和形狀來配置 SMP。聚合物組分和結(jié)構(gòu)的工程本身可以允許選擇對于所需應(yīng)用的特定的溫度。 例如，取決Tt寺定的應(yīng)用，最終轉(zhuǎn)變纟驢可以是大約(TC至U大約30(rC或者更高。 微恢復(fù)的纟鵬(即軟鏈段的熱轉(zhuǎn)變 鵬)可以高于或者等于大約-3(TC。微 恢復(fù)的另一溫度可以高于或者等于大約40°C。形伏恢復(fù)的另一M^可以高于或 者等于大約10(TC。形狀恢復(fù)的另一溫度可以低于或者等于大約25(TC。，恢 復(fù)的還一、皿可以低于或者等于大約20(TC。最后，皿恢復(fù)的另一溫度可以低
13于或者等于大約150。C。
任淑也，可以選擇SMP以提供應(yīng)力誘導(dǎo)的屈服，其可以直接用于f錢板共 形至給定的表面(即，不將SMP加熱到其熱轉(zhuǎn)變溫度以上來'軟化'它)。在這種 情況中，SMP可以經(jīng)受的最大張力，在一些實(shí)施方案中可以與SMP在其熱轉(zhuǎn) 變鵬之上娜的情況相當(dāng)。
雖然將熱敏材料SMP己經(jīng)作為參考并將進(jìn)一步作為參考，但是本領(lǐng)域技術(shù) 人員由于該公開內(nèi)容將認(rèn)識到，光敏、濕敏SMP和其它方法激活的SMP可以 容易地另外i頓或代替熱敏SMP。例如，不j頓熱，ffl3i采用特定波長的光(在 負(fù)載情況下)來照射光敏SMP以有效地形成特殊的交聯(lián)，并然后仍在負(fù)載的情 況下停止照射，臨時形狀可以在光敏SMP中設(shè)定。為了恢復(fù)到原始糊犬，光敏 SMP可以在相同或者不同的特定波長的光照射下(卸除負(fù)載瞎況下)有效裂開 特定的交聯(lián)。類似的，臨時形狀可以在濕敏SMP中通過如下來設(shè)定，將特定官 能基團(tuán)或者部分(moietie)暴露于濕氣(例如，濕度，水，水蒸氣等)以有效 吸收特定量的濕氣，在濕敏SMP上施加負(fù)載或者應(yīng)力，然后仍在負(fù)載下將特定 量的濕氣去除。為了恢復(fù)到初始皿，濕敏SMP可以暴^E濕氣下(在卸除負(fù) 載的條件下)。
適合的形狀記憶聚合物，不管是什么特殊類型的SMP，可以是熱塑性的， 熱固-熱塑共聚物，互穿網(wǎng)絡(luò)物，半互穿網(wǎng)絡(luò)物，或者混合網(wǎng)絡(luò)物。SMP"單元' 或君'鏈段"可以是單獨(dú)的聚合物或者是聚合物的共混物。聚合物可以是線型的， 或者是具有側(cè)鏈或者是樹枝狀結(jié)構(gòu)元件的支化高彈體。形成形狀記憶聚合物的 適宜的聚合物組^括但是不限于，聚磷腈、聚(乙烯醇)、聚翻安、聚酰亞胺， 聚翻安酯、聚(氨基酸)、聚酐、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚烯烴、聚丙烯翻安、 聚(亞烷基)二醇、聚環(huán)氧烷、聚對苯二酸亞烷基酯、聚原酯、聚乙烯醚、聚 乙烯酯、聚卣代乙烯、聚酯、聚丙交酯(polylactide)、聚乙交酯(polyglycolide)、 聚硅氧院、聚氨酯、聚醚、聚醚酰胺、聚醚酯和這些材料的共聚物。適宜的聚 丙烯酸酯材料的實(shí)例包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲 基丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸異丁酯)、聚(甲基丙烯酸己酯)、聚(甲基丙 烯1^癸酯)、聚(甲基丙烯酸月桂酯)、聚(甲基丙烯酸苯酯)、聚(丙烯酸甲 酯)、聚(丙烯酸異丙酯)、聚(丙烯,丁酯)和聚(丙烯酸十八烷基酯)。其 它適合的聚合物的例子實(shí)例包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯基苯酚、聚乙烯基吡咯烷酮、氯化聚丁烯、聚(十八烷基乙烯基醚)、聚(S昔酸亞乙基乙烯酯)、 聚乙烯、聚(環(huán)氧乙垸)-聚(對苯二酸亞乙酯)、聚乙烯/尼龍(接枝共聚物)、 聚已內(nèi)酯-聚酰胺(嵌段共聚物)、聚(己內(nèi)酯)二甲基丙烯酸正丁基丙烯酸酯、
聚(降冰片基多面低聚倍半硅氧垸(silsequioxane))、聚氯乙烯、氨基甲酸乙 酉rr二烯共聚物、包含聚氨酯的嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物等。用 于形成上述的SMP中不同鏈段的聚合物商業(yè)上可以獲得或者是可以使用常規(guī)化 學(xué)方法合成。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以容易地采用已知的化學(xué)和鵬技術(shù)無需 過分的試驗(yàn)來制備。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所意識到的，使用起泡劑實(shí)施不同鏈段的聚合可以形成 形狀記憶聚合物泡沫，例如在一些應(yīng)用可能所要求的。起泡劑可以是分解類型 (在化學(xué)分解中釋放出氣體來)或者蒸發(fā)類型(不需要化學(xué)反/^就進(jìn)行蒸發(fā))。 示例性的分解類型起泡劑包括但是無意于限于，碳酸氫鈉、疊氮化合物、碳酸 銨、亞硝酸銨、與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的輕金屬、偶氮二酰氨、N,N，-二亞硝基五亞 甲基四胺等。示例性的蒸發(fā)類型起泡劑包括但是不限于三氯一氟甲烷、三氯三 氟乙烷、二氯甲烷、壓縮氮等。
與^t記憶聚合物類似，糊犬記憶合金存在于一些不同的取決于、驗(yàn)的相。 這些相中最常使用的就是馬氏體和奧氏體相。在隨后的討論中，馬氏體相一般 是指可較多變形、較低、鵬相，而奧氏體相一般是指較大剛性、較高 鵬相。 當(dāng)形狀記憶合金處于馬氏體相并加熱就開始變?yōu)閵W氏體相。這種現(xiàn)象開始的溫 度通常稱為是奧氏體開始MS (As)。這種J嫁完成的^M叫作奧氏體結(jié)菊鵬 (Af)。當(dāng)形狀記憶合金處于奧氏體相，并進(jìn)行冷卻的時候，其開始變成馬氏體 相，這種5J^開始的溫度叫作馬氏體開始溫叟(Ms)。奧氏體結(jié)束轉(zhuǎn)換為馬氏體 的》鵬叫作馬氏體結(jié)束 鵬(Mf)。 一般而言，微記憶合金在它們的馬氏體相 較軟并更容易變形，而在奧氏體相是更硬的、更剛硬和/或更具有剛性的。鑒于 前面的特性，記t乙合金雌在奧氏條換驢或者低于奧氏條銜離(在As 或以下)膨脹。隨后加熱到高于奧氏,換溫度弓胞形狀記憶合金的膨脹以回 復(fù)到其7JC久形狀。因此，與形狀記憶合金一起j頓的適合的激活信號是熱歡活 信號，其具有引起馬氏體和奧氏做目之間轉(zhuǎn)換的量級。
形狀記憶合金在加熱時記憶其高溫度形式的溫度可以通過合金組成的較小 改變或者M(jìn)5i熱處理^S^i周整。例如在銀鈦微記憶合金中，可以從高于大約10(TC到低于大沐畫。C變化。該微恢復(fù)過程發(fā)生在只有幾度的區(qū)域，并且 轉(zhuǎn)換的開始或結(jié)束可以取決于所要求的應(yīng)用和合金組 控制在1度或者2度 之內(nèi)。形狀記憶合金的機(jī)械特征在跨越它們轉(zhuǎn)換的溫度范圍內(nèi)變化很大，通常 提供皿記憶效果、超彈性效果和高阻尼容量。
魏的形狀記憶合金材料包括但是無意于限于，蔡鈦基合金、銦-鈦基合金、 蔡鋁基合金、銀縫合金、銅基合金(例如銅-,袷金、銅-鋁合金、銅-金和銅 -錫合金)、金-鎘基合金、銀鎘基合金、銦-鎘基合金、錳-銅基合金、鐵-鉑基合 金、鐵-鈀基合金等。合金可以是二元的、三元的或者任何更多元的，只要合金 組合物呈現(xiàn)糊犬記憶效果，例如微取向變化、屈服纟販變化、和/或彎曲模量 特征、阻尼容量、超彈性等。選擇適合的形狀記憶合金組成取決于組分將起作 用的溫度范圍。
鐵磁皿記憶合金(FSMA)是屬于次級SMA。FSMA可以表現(xiàn)類傳統(tǒng)SMA 材料的特性，艮P具有應(yīng)力或者熱誘導(dǎo)的馬氏體和奧氏體之間的相轉(zhuǎn)變。另外 FSMA是鐵磁性的，具有強(qiáng)的磁晶各向異性，其允許外加磁場來影響場排列的 馬氏體變量的方向/百分比。當(dāng)磁場去除時，材料可顯示出完全的雙向、部分雙 向或單向記憶。對于部分或者單向形狀記憶， 一個外部的刺激、纟鵬、磁場或 者應(yīng)力可以允許材料回復(fù)到其開始的狀態(tài)。完美的雙向形狀記憶可以使用持續(xù) 的動力供應(yīng)用于比例控制。單向形狀記憶對于閉鎖型的應(yīng)用是最有用的，其中 延遲的恢MU激允許實(shí)現(xiàn)閉鎖功能。夕卜加磁場通常是通過汽車應(yīng)用中軟磁心電 磁體產(chǎn)生，雖然一對亥姆霍茨線圈也可以用于快速響應(yīng)。
示例性的鐵磁記憶合金m錳-鎵基合金、鐵-鉑基合金、鐵-鈀基合金、鈷-銀鋁齡金、鈷4I"鎵基合金。像SMA —樣這齢金可以是二元的、三元的或 者任何更多元的，只要合金組合物呈5鵬狀記憶$媒，例如、形狀、方向、屈 月艮弓賊、彎曲模量、阻尼容量、超彈性和/或類似特征的變化。適合形狀記憶合 金組成的選擇部分取決于溫度范圍和在預(yù)想的應(yīng)用中的響應(yīng)，。
FSMA是合金，通常由Ni-Mn-Ga構(gòu)成，其由于磁場誘導(dǎo)的張力而發(fā)生形狀 變化。FSMA具有不同磁性和結(jié)晶學(xué)方向的內(nèi)變量。在磁場中，這些M變化 的比例導(dǎo)致材料全部形狀的變化。FSMA調(diào)節(jié)器通常需要FSMA材料置于電磁 體線圈之間。電流穿過線圈來弓胞穿過FSMA材料的磁場，導(dǎo)致形狀變化。
電活化聚合物包括那些響應(yīng)電或者磁場而顯示壓電、焦熱電或者電致伸縮特性的聚合物材料。 一個實(shí)例為電劍申縮接枝高彈體與壓電聚(亞乙烯基氟化 物三氟乙烯)的共聚物。這種組合具有產(chǎn)生可體的鐵電-電劍申縮肝復(fù)合系 統(tǒng)的能力。這就可以操作為壓電傳感器或者甚至是電劍申縮調(diào)節(jié)器。
適合用作電活化聚合物的材料可以包括任何基本絕緣的聚合物或者橡膠 (或其組合)，其響應(yīng)于靜電力而變形或者其變形導(dǎo)致電場的變化。示例性的適 合用作預(yù)應(yīng)變聚合物的材料包括硅氧烷彈性體、丙烯酸系彈性體、聚氨酯、熱
塑性彈性體、包含PVDF的共聚物、壓敏粘合劑、含氟彈性體、包含硅鄉(xiāng)禾口 丙烯酸部分的聚合物等。例如，包含硅氧烷和丙烯酸部分的聚合物可以包括包 含硅，和丙烯酸部分的共聚物、包含硅氧烷彈性體和丙烯酸系彈性體的聚合 物共混物。
用于電活化聚合物材料的選取可以基于一種或者多種材料特性，例如強(qiáng)的 電擊穿強(qiáng)度、低的彈性模量(對于大或小的形變)、高的介電常數(shù)等。在一種實(shí) 施方案中，聚合物是這樣選取的，使之具有最高約100Mpa的彈性模量。在另 一實(shí)施方案中，聚合物是這樣選擇的，使之具有在大約0.05Mpa和大約10Mpa 之間，/[^^在大約0.3Mpa和大約3Mpa之間的最大驅(qū)動壓力(actuation pressure)。 在另一實(shí)膽案中，聚合物選擇為使其具有在約2和約20之間，im在約2.5 和約12之間的介電常數(shù)。本公開無意于限定這些范圍。理想地，介電常數(shù)比上 面給定的范圍高的材料也是理想的，只要該材料具有高的介電常數(shù)和高的介質(zhì) 強(qiáng)度。在很多情況下，電活化聚合物可以被制成或者實(shí)施為薄膜。這些薄膜適 宜的厚度可以是低于50微米。
因?yàn)殡娀罨酆衔锟梢栽诟邚埩ο缕D(zhuǎn)，連接到聚合物上的電極也應(yīng)當(dāng)偏 轉(zhuǎn)而不危及機(jī)械或電性能。通常，適宜使用的電極可以具有任意的形狀和材料， 只要它們能夠提供適當(dāng)?shù)碾妷旱诫娀罨酆衔锘蛘邚碾娀罨酆衔锝邮者m當(dāng)?shù)?電壓。該電壓可以是常量也可以隨時間變化。在一種實(shí)施方案中，電極粘附到 聚合物的表面。粘附至驟合物表面的電極 屈從或者適應(yīng)聚合物的微變化。 因此，本公開可包括屈從電極(compliant electrode),其適應(yīng)于與它們連接的電 活化聚合物的形狀。電極可以僅僅用于電活化聚合物的一部分，并根據(jù)其幾何 形狀來限定活化區(qū)域。在本公開中適宜使用的各種電極類型包括包含微量金屬 和電荷分布層的結(jié)構(gòu)電極、包含露出面維度的諸如炭脂膏或者銀脂膏的導(dǎo)電脂 膏、膠體懸浮液、諸如碳原纖維和碳納米管之類的較高的縱橫比的導(dǎo)電材料和離子導(dǎo)電材料的混合物的織構(gòu)電極。
本公開中適宜使用的電極材料可以變化。適用于電極的材料可以包括石墨、 炭黑、膠體懸浮液、包括銀和金的薄金屬、充銀和充碳的凝膠和聚合物，以及 離子或者電子導(dǎo)電聚合物。應(yīng)當(dāng)理解的是，某些電極材料可與特定的聚合物一 起良好工作但是可能和別的聚合物一起不能工作良好。例如，碳原纖維和丙烯 酸系彈性體聚合物工作良好，但是不能和硅纖聚合物工作良好。
適合的壓電材料包括但是無意于限于，無機(jī)化合物、有機(jī)化合物和金屬。 對于有機(jī)材料，具有非中心對稱結(jié)構(gòu)并在主鏈或側(cè)鏈上或者在分子內(nèi)的兩種鏈 上都有大偶極矩組的所有聚合物材料，可以作為壓電膜的適宜備用材料。例如，
示例性的聚合物包括但是不限于，聚(4-苯乙烯磺酸鈉)、聚(聚(乙烯胺)主 鏈偶氮生色團(tuán)(backboneazochromophore))和它們的衍生物；聚氟烴，包括聚 偏二氟乙烯，它的共聚物偏氟乙烯("VDF')、共聚三氟乙烯和它們的衍生物； 聚氯代烴，包括聚(氯乙烯)、聚偏二氯乙烯和它們的衍生物；聚丙烯腈和其衍 生物；聚羧酸，包括聚(甲基丙烯酸)和它們的衍生物；聚脲和它們的衍生物； 聚氨酯，和它們的衍生物；生物肝如聚L-乳酸和它們的衍生物、和細(xì)胞膜蛋 白，以及磷酸酯生物分子如磷二脂(phosphodilipid); H^胺和它們的衍生物、 和所有四胺的衍生物；聚翻安，包括芳族聚,安以及聚 胺，包括K鄰toii和 聚醚酰亞胺，及其衍生物；所有的膜聚合物；聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(PVP) 均聚物及其衍生物、和無規(guī)PVP-共聚-乙酸乙烯酯共聚物；和所有的在主鏈或者 偵離、或者同時在主鏈和側(cè)鏈上具有偶極矩基團(tuán)的芳族聚合物，和其混合物。
壓電材料也可以包括從以下材料中選取的金鳳鉛、銻、錳、鉭、鋯、鈮、 鑭、鉬、鈀、鎳、鎢、鋁、鍶、鈦、鋇、鈣、鉻、銀、鐵、硅、銅，包含至少 一種前述金屬的合金以及包含至少一種前述金屬的氧化物。適合的金屬氧化物 包括Si02、 A1203、 Zr02、 Ti02、 SrTi03、 PbTi03、 BaTi03、 Fe203、 Fe304、 ZnO、 以及其混，，和VIA和nB族的化合物，例如CdSe、 CdS、 GaAs、 AgCaSe2、 ZnSe、 GaP、 InP、 ZnS以及其混合物。 地，壓電材料選自聚偏二氟乙烯、 鈦勝告酸鉛，和鈦^f貝，以及其混合物。
磁流變(MR)高彈體是一組智能材料，其模數(shù)可以ffiil應(yīng)用的外部磁場來 進(jìn)行控制。MR高彈體材料包括但是無意于限于包含鐵磁或者順磁顆粒懸浮 體的彈性聚合物基質(zhì)。適合的顆粒包括鐵；鐵合絲如包含鋁、硅、鈷、鎳、釩、鉬、鉻、鴇、錳和/或銅的那些；鐵氧化物，包括Fe203和FeA;鐵的氮化 物；鐵的碳化物；羰基鐵；鎳和鎳的合金；鈷和鈷的合金；二氧化鉻；不銹鋼; 硅鋼等。
顆粒的大小應(yīng)當(dāng)這樣選擇，即置于磁場中的時候顯示多磁疇特征。顆粒的 直徑尺寸可以小于或者等于大約1000微米，優(yōu)選小于或者等于大約500微米， 更優(yōu)選小于或者等于大約100 。還 的顆粒直徑是大于或者等于大約0.1 微米，更 是大于或者等于大約0.5微米，以及特別,大于或者等于大約 10微米。顆粒tti^存在量為總的MR高彈體組合物的大約5.0-大約50vol%。
適合的聚合物矩陣包括但是不限于聚a-烯烴、天然橡膠、硅氧烷、聚丁 二烯、聚乙烯、聚異戊二烯等。
自動展開裝置的應(yīng)用和功能將決定明附活性材料最適合于特定裝置。諸如 力、位移、激活時間等因素可以用于決定明附活性材料是最適合的。例如，在 一個應(yīng)用中需要激活時間大約是1秒或者更多，SMA或者SMP可以是適合的。 在應(yīng)用需要較短激活時間的地方，EAP或者M(jìn)R高彈體可以使用。
如上所述，這里公開的自動展開裝置有利地使用活性材料來可逆展開和儲 存功能構(gòu)件。活性材料激活的自動展開裝置具有輕質(zhì)、固有堅固、比現(xiàn)有具有 相同功能的自動展開裝置的復(fù)雜性較低，所述現(xiàn)有的自動展開裝置可具有較多 的機(jī)械和/或電子組件易于失效。j頓活性材料來影響構(gòu)件的特征變化纟雜置提 供了更多的簡爭性，同時減少了裝配體積并且由于高能量強(qiáng)度減小了激活的能 量需要。此外，這里所述的自動展開縫還是低成本的并容易修改設(shè)計，其可 以結(jié)合現(xiàn)有的車輛的內(nèi)/外結(jié)構(gòu)做有限的改變。
盡管本發(fā)明參考示例性實(shí)施方案進(jìn)行說明，本領(lǐng)鄉(xiāng)陛技術(shù)人員將理解， 可以在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變化并可以對元件進(jìn)行替換。此外，在 不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍下可以對本發(fā)明的教義作更多的修改以適應(yīng)特定的情 況或材料。因此，可以理解本發(fā)明意在不受這里公開的預(yù)期作為實(shí)施本發(fā)明的 最佳模式的特定實(shí)施方案的限制，但是本發(fā)明將包括所有落入所附權(quán)利要求范 圍內(nèi)的實(shí) 案。
權(quán)利要求
1、 自動展開裝置，其包括與表面物理連接的構(gòu)件，其中所述構(gòu)件被設(shè)計為具有第一形式和第二形式， 其中所述第一形式儲存構(gòu)件而所述第二形式從表面將構(gòu)件展開；禾口與所述構(gòu)件可操作連接的活性材料，其中所述活性材料被設(shè)計為在收到激 活信號之后至少在一個特征進(jìn)行變化，其中所述至少在一個特征的變化有效地 將所述構(gòu)件從第一形式轉(zhuǎn)換到第二形式。
2、 如權(quán)利要求l所述的自動展開裝置，其中所述構(gòu)件是被設(shè)計為替代移動 構(gòu)件的端部。
3、 如權(quán)利要求l所述的自動展開裝置，其中所述構(gòu)件被設(shè)計為在用激活信 號對活性材料的i^活下增加長度尺寸。
4、 如權(quán)利要求l所述的自動展開裝置，其中所述構(gòu)件被設(shè)計為在用激活信 號對活性材料的歡活下可鉸接地從表面轉(zhuǎn)移并i3A到內(nèi)部或外部空間。
5、 如權(quán)利要求l所述的自動展開裝置，其中所述活性材料包括形狀記憶合 金、鐵磁形狀記憶合金、形狀記憶聚合物、磁流變高彈體、電流變高彈體、電 活化聚合物、壓電禾才料或者包含至少一種前述活性材料的組合。
6、 如權(quán)利要求l所述的自動展開裝置，其中所述構(gòu)件至少包含由活性材料 形成的部分。
7、 如權(quán)利要求l所述的自動展開裝置，其中所述在至少一個性質(zhì)的變化包 括形狀、尺寸、相、艦犬取向、勁度、或者包含至少前述特征之一的組合的變 化。
8、 如權(quán)利要求l所述的自動展開體，其中，所述敎活信號包括熱激活信 號、電激活信號、磁撒活信號、化學(xué)激活信號、機(jī)械負(fù)載，或者包含至少一個 前述信號的組合。
9、 如權(quán)利要求l所述的自動展開裝置，進(jìn)一步包括被設(shè)計為向活性材料提 供、i^活信號的活化裝置。
10、 如權(quán)利要求1所述的自動展開裝置，進(jìn)一步包括被設(shè)計為將構(gòu)件回復(fù) 到第一形式的回復(fù)機(jī)構(gòu)。
11、 如權(quán)利要求1所述的自動展開裝置，進(jìn)一步包括設(shè)計為在第一形式中隱綱牛的隱藏蓋。
12、 如豐又利要求1所述的自動展開裝置，進(jìn)一步包括松脫式閉鎖機(jī)構(gòu)，其 設(shè)計為在沒有激活信號的時l靈將構(gòu)件維持在第二形式。
13、 自動展開裝置的方法，該方法包括用激活信號來激活活性材料，其中所述活性材料與構(gòu)件可操作地聯(lián)系，并 被設(shè)計為在接收到激活信號后至少一個性質(zhì)發(fā)生改變，其中所述特征的變化有 效地將構(gòu)件從第一形式轉(zhuǎn)換到第二形式；和將構(gòu)件從第一形式轉(zhuǎn)換到第二形式，其中所述構(gòu)件與表面物理連接，并且 其中所述第一形式被設(shè)計為儲存構(gòu)件和第二形式被設(shè)計為展開構(gòu)件。
14、 如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括使活性材料去活化來倒轉(zhuǎn)特征的變 化，其中所述倒 ^寺征的變化有效地將構(gòu)件從第一形式轉(zhuǎn)換到第二形式。
15、 如權(quán)利要求13的方法，其中所述用歡活信號來歡活活性材料包括持續(xù) 向活性材料施加激活信號并將構(gòu)州呆持在第二形式。
16、 如權(quán)利要求13的方法，其中所述/，一形式到第二形式的轉(zhuǎn)換還包括 移動構(gòu)件的端部并弓l起構(gòu)件向外彎出。
17、 如權(quán)利要求13的方法，其中所^^一形式到第二形式的轉(zhuǎn)換進(jìn)一步 包括增加構(gòu)件的長度尺寸來弓胞構(gòu)件的向外彎出。
18、 如權(quán)利要求13的方法，其中所述從第一形式到第二形式的轉(zhuǎn)換進(jìn)一步 包括鉸接地將構(gòu)件從OT車輛表面的儲存位置轉(zhuǎn)換進(jìn)入到車輛的內(nèi)部或者外部 的打開位置。
19、 如權(quán)利要求13的方法，其中所述至少一個性質(zhì)的變化包括形狀、尺寸、 相、微取向、勁度或者包含前述性質(zhì)的至少一個的組合的變化。
20、 如權(quán)利要求13的方法，其中所述掛撒活信號來激活活性材料包括應(yīng)用選自熱激活信號、電歡活信號、磁激活信號、化學(xué)激活信號和機(jī)械負(fù)載之一。
21、 如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括對于構(gòu)件定位隱藏蓋以在第一形式時隱藏構(gòu)件。
22、 如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括采用松脫式閉鎖機(jī)構(gòu)將構(gòu)件維持在 第二形式。
23、 如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括通過解除松脫式閉鎖機(jī)構(gòu)和消除激 活信號來將構(gòu)件回復(fù)到第一形式。
全文摘要
活性材料激活的自動展開裝置，其包括與車輛表面物理連接的構(gòu)件，其中該構(gòu)件設(shè)計為具有第一形式和第二形式，其中第一形式設(shè)計為儲存構(gòu)件而第二構(gòu)件設(shè)計為將構(gòu)件展開；和與構(gòu)件可操作連接的活性材料，其中該活性材料被設(shè)計為在收到激活信號之后至少在一個性質(zhì)進(jìn)行變化，其中所述至少在一個性質(zhì)的變化有效地將構(gòu)件從第一形式轉(zhuǎn)換到第二形式。
文檔編號E05B5/00GK101311485SQ200810095170
公開日2008年11月26日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者A·B·切爾諾夫, A·L·布勞恩, R·斯蒂芬森, S·N·卡魯帕斯瓦米 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司