專利名稱：用于微桁架泡沫材料加工的動態(tài)遮蔽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種燃料電池組件，并且更具體地涉及一種用于加工燃料電池組件的 動態(tài)遮蔽方法。
背景技術(shù)：
燃料電池已經(jīng)被提出作為一種潔凈、高效和對環(huán)境負(fù)責(zé)的能源用于電動車以及各 種其他應(yīng)用。單塊燃料電池可以被串聯(lián)地堆疊在一起以構(gòu)成用于各種應(yīng)用的燃料電池堆。 燃料電池堆能夠提供足以給車輛供電的電量。具體地，燃料電池堆已經(jīng)被視為是對現(xiàn)代汽 車中使用的常規(guī)內(nèi)燃機(jī)的一種可能的替代方案。一種類型的燃料電池是聚合物電解質(zhì)膜(PEM)燃料電池。PEM燃料電池包括三種 基本組件電解質(zhì)膜和一對電極，電極包括陰極和陽極。電解質(zhì)膜被夾在電極之間以構(gòu)成膜 電極組件(MEA)。MEA通常被設(shè)置在多孔的擴(kuò)散介質(zhì)(DM)(例如碳纖維紙)之間，其有助于 輸送反應(yīng)物，例如將氫輸送至陽極和將氧輸送至陰極。在電化學(xué)的燃料電池反應(yīng)中，氫在陽 極被催化氧化以產(chǎn)生自由的質(zhì)子和電子。質(zhì)子通過電解質(zhì)到達(dá)陰極。來自陽極的電子不能 通過電解質(zhì)膜，而是通過電負(fù)載(例如電動機(jī))作為電流被引導(dǎo)至陰極。質(zhì)子在陰極與氧 和電子反應(yīng)以生成水。已經(jīng)希望用輻射固化結(jié)構(gòu)來加工燃料電池和相關(guān)的燃料電池組件。在受讓人 共同未決的申請?zhí)枮?2/339，308的美國專利申請中介紹了輻射固化結(jié)構(gòu)例如微桁架結(jié) 構(gòu)的構(gòu)成，因此通過引用將其全部的公開內(nèi)容并入本文。在受讓人共同未決的申請?zhí)枮?12/341,062和12/341，105的美國專利申請中進(jìn)一步介紹了輻射固化的燃料電池結(jié)構(gòu)的構(gòu) 成，因此通過引用將其全部的公開內(nèi)容并入本文。Jacobsen 等人在"Compression behavior of micro-scale truss structures formed from self-propagating polymer waveguides”，Acta Materialia 55， O007)67M-6733中介紹了輻射固化的微桁架結(jié)構(gòu)和方法，因此通過引用將其全部的公開 內(nèi)容并入本文。Jacobsen在美國專利73擬959中公開了一種建立輻射固化結(jié)構(gòu)的具體方 法和系統(tǒng)，因此通過引用將其全部的公開內(nèi)容并入本文。Jacobsen在申請?zhí)枮?1/801,908 的美國專利申請中公開了更多的輻射固化結(jié)構(gòu)，因此通過引用將其全部的公開內(nèi)容并入本 文。通常，燃料固化結(jié)構(gòu)由輻射敏感材料例如可輻射固化的材料和可輻射離解的材料 構(gòu)成。輻射固化結(jié)構(gòu)通常通過包括以下步驟的方法而成形提供輻射敏感材料；在至少一 個輻射源和輻射敏感材料之間放置光罩，光罩具有在其中成形的多個基本上透射輻射的 孔；然后將輻射敏感材料通過光罩內(nèi)的透射輻射孔暴露于多條輻射束中。光罩中的孔可以 被選擇用于提供不同的輻射固化結(jié)構(gòu)。為了形成復(fù)雜或多層的輻射固化結(jié)構(gòu)，通常要依次 使用具有不同孔的不同光罩。不希望的是在輻射暴露之后必須要將光罩移除以使得可以加 工其它的輻射固化結(jié)構(gòu)。由于光罩通常被設(shè)置為與輻射敏感材料物理地相接觸，因此為了 去除殘留的輻射敏感材料，在使用之后必須要清潔光罩。盡管通過光罩的重復(fù)解除和應(yīng)用4可以實(shí)現(xiàn)多次輻射暴露，但是該方法可能會相當(dāng)?shù)膹?fù)雜和昂貴。對用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的高效和節(jié)約成本的系統(tǒng)和方法存在持續(xù)性的需求。希 望的是系統(tǒng)和方法無需使用昂貴和低效的遮蔽技術(shù)、處理步驟和清潔步驟就可以提供復(fù)雜 的輻射固化結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)了一種高效和節(jié)約成本的系統(tǒng)和方法，用于加工輻 射固化結(jié)構(gòu)以及用于提供復(fù)雜的輻射固化結(jié)構(gòu)，無需使用昂貴和低效的遮蔽技術(shù)、處理步 驟和清潔步驟。在第一實(shí)施例中，一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)包括輻射敏感材料，被設(shè)置 為在暴露于輻射中時進(jìn)行激發(fā)、聚合、交聯(lián)和離解中的至少一種。至少一個輻射源被設(shè)置用 于向輻射敏感材料投射輻射束。智能玻璃設(shè)備被設(shè)置在輻射敏感材料和至少一個輻射源之 間。智能玻璃設(shè)備包括至少一個可切換層，可以選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。 智能玻璃設(shè)備被設(shè)置用于在激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)時將輻射敏感材料選擇性 地暴露于所需的暴露模式中。在另一個實(shí)施例中，一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)包括具有第一可切換層和 第二可切換層的智能玻璃設(shè)備。第一和第二可切換層被設(shè)置在基本上透射輻射的載體上。 第一和第二可切換層中的每一個都可以獨(dú)立地、選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè) 置。激活狀態(tài)基本上是透射輻射的，而無效狀態(tài)基本上是不透射輻射的，具有多個透射輻射 的孔。透射輻射的孔允許將輻射敏感材料選擇性地暴露于所需的暴露模式中。第一可切換 層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第一暴露模式，而第二可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用 于提供所需的第二暴露模式。所需的第一暴露模式不同于所需的第二暴露模式。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的方法包括以下步驟提供輻 射敏感材料，其被設(shè)置為在暴露于輻射中時進(jìn)行激發(fā)、聚合、交聯(lián)和離解中的至少一種；提 供至少一個輻射源，被設(shè)置用于向輻射敏感材料投射輻射束；提供包括至少一個可切換層 的智能玻璃設(shè)備，至少一個可切換層可以選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置并且被 設(shè)置用于在激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)時將輻射敏感材料選擇性地暴露于所需的 暴露模式中；將智能玻璃設(shè)備設(shè)置在輻射敏感材料和至少一個輻射源之間；將至少一個可 切換層切換為激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)；引導(dǎo)輻射束通過智能玻璃設(shè)備以提供所 需的暴露模式；將輻射敏感材料暴露于所需的暴露模式中；并通過在所需的暴露模式下來 聚合、交聯(lián)和離解輻射敏感材料中的至少一種方式來形成輻射固化結(jié)構(gòu)。方案1 一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，包括輻射敏感材料，被設(shè)置為在暴露于輻射中時進(jìn)行激發(fā)、聚合、交聯(lián)和離解中的至少 一種；至少一個輻射源，被設(shè)置用于向輻射敏感材料投射輻射束；以及智能玻璃設(shè)備，被設(shè)置在輻射敏感材料和至少一個輻射源之間，智能玻璃設(shè)備包 括至少一個可切換層，至少一個可切換層能選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置并且 被設(shè)置用于將輻射敏感材料選擇性地暴露于所需的暴露模式中。方案2 如方案1所述的系統(tǒng)，其中至少一個可切換層包括第一可切換層和第二可切換層，第一和第二可切換層中的每一個都能獨(dú)立地、選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn) 行設(shè)置。方案3 如方案1所述的系統(tǒng)，其中激活狀態(tài)基本上是透射輻射的，而無效狀態(tài)基 本上是不透射輻射的，具有多個透射輻射的孔以將輻射敏感材料暴露于所需的暴露模式 中。方案4:如方案2所述的系統(tǒng)，其中第一可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需 的第一暴露模式，而第二可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第二暴露模式。方案5:如方案4所述的系統(tǒng)，其中所需的第一暴露模式不同于所需的第二暴露模 式。方案6 如方案5所述的系統(tǒng)，其中智能玻璃設(shè)備包括至少一個附加的可切換層， 其中至少一個附加的可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供不同于所需的第一暴露模式和 所需的第二暴露模式的所需的附加暴露模式。方案7 如方案4所述的系統(tǒng)，其中所需的第一暴露模式的強(qiáng)度和頻率中的至少一 種與所需的第二暴露模式的強(qiáng)度和頻率中的至少一種有所不同。方案8 如方案1所述的系統(tǒng)，其中智能玻璃設(shè)備包括基本上透射輻射的載體，至 少一個可切換層設(shè)置在載體上。方案9 如方案8所述的系統(tǒng)，其中至少一個可切換層是電致變色設(shè)備、懸浮粒子 設(shè)備(SPD)和液晶設(shè)備(LCD)中的一種。方案10 —種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，包括輻射敏感材料，被設(shè)置為在暴露于輻射中時進(jìn)行激發(fā)、聚合、交聯(lián)和離解中的至少 一種；至少一個輻射源，被設(shè)置用于向輻射敏感材料投射輻射束；以及智能玻璃設(shè)備，被設(shè)置在輻射敏感材料和至少一個輻射源之間，智能玻璃設(shè)備包 括第一可切換層和第二可切換層，第一和第二可切換層被設(shè)置在基本上透射輻射的載體 上，第一和第二可切換層中的每一個都能獨(dú)立地、選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè) 置，其中激活狀態(tài)基本上是透射輻射的，而無效狀態(tài)基本上是不透射輻射的，具有多個透射 輻射的孔以將輻射敏感材料選擇性地暴露于所需的暴露模式中，其中第一可切換層的無效 狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第一暴露模式，而第二可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所 需的第二暴露模式，所需的第一暴露模式不同于所需的第二暴露模式。方案11 如方案10所述的系統(tǒng)，其中至少一個可切換層是電致變色設(shè)備、懸浮粒 子設(shè)備(SPD)和液晶設(shè)備(LCD)中的一種。方案12 如方案10所述的系統(tǒng)，其中至少一個輻射源包括第一輻射源和第二輻射 源，第一和第二輻射源提供不同類型的輻射。方案13 —種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟提供輻射敏感材料；提供至少一個輻射源，至少一個輻射源被設(shè)置用于向輻射敏感材料投射輻射束；提供包括至少一個可切換層的智能玻璃設(shè)備，至少一個可切換層能選擇性地從激 活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置并且被設(shè)置用于在激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)時將輻 射敏感材料暴露于所需的暴露模式中；
將智能玻璃設(shè)備設(shè)置在輻射敏感材料和至少一個輻射源之間；將至少一個可切換層切換為激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)；并引導(dǎo)輻射束通過智能玻璃設(shè)備以提供所需的暴露模式，然后將輻射敏感材料暴露 于所需的暴露模式中以形成輻射固化結(jié)構(gòu)。方案14 如方案13所述的方法，其中智能玻璃設(shè)備包括第一可切換層和第二可切 換層，第一和第二可切換層被設(shè)置在基本上透射輻射的載體上，第一和第二可切換層中的 每一個都能獨(dú)立地、選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，其中激活狀態(tài)基本上是輻 射透射的，而無效狀態(tài)基本上是不透射輻射的，具有多個透射輻射的孔以將輻射敏感材料 暴露于所需的暴露模式中，其中第一可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第一暴露 模式，而第二可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第二暴露模式，所需的第一暴露 模式不同于所需的第二暴露模式。方案15 如方案14所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟將第一可切換層切換為無效狀態(tài)并將第二可切換層切換為激活狀態(tài)；以及將輻射敏感材料暴露于所需的第一暴露模式中。方案16、如方案15所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在將輻射敏感材料暴露于所需的第一暴露模式中的步驟之后，將第一可切換層切 換為激活狀態(tài)并將第二可切換層切換為無效狀態(tài)；以及將輻射敏感材料暴露于所需的第二暴露模式中。方案17 如方案15所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在輻射固化結(jié)構(gòu)成形之后向輻射固化結(jié)構(gòu)施加另一種輻射敏感材料；以及將另一種輻射敏感材料暴露于所需的第二暴露模式中。方案18 如方案13所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在將輻射敏感材料暴露于 所需的暴露模式中的步驟之后，加熱輻射敏感材料，加熱有助于輻射敏感材料的聚合、交聯(lián) 和離解中的至少一種以形成輻射固化結(jié)構(gòu)。方案19 如方案13所述的方法，其中將智能玻璃設(shè)備設(shè)置在輻射敏感材料和至少 一個輻射源之間的步驟包括將智能玻璃設(shè)備設(shè)置在輻射敏感材料頂部上。方案20 如方案13所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在形成輻射固化結(jié)構(gòu)的步 驟之后，去除輻射敏感材料的未固化部分。附圖簡要說明對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，通過以下的詳細(xì)說明，特別是在根據(jù)本文中描述的附 圖進(jìn)行考慮之后，本公開的上述以及其他的優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。

圖1是根據(jù)本公開的實(shí)施例用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法的示意圖，其中 一對懸浮粒子設(shè)備中的一個被示出為處于激活狀態(tài)；圖2是圖1中所示系統(tǒng)和方法的示意圖，其中一對智能玻璃設(shè)備中的另一個被示 出為處于激活狀態(tài)；以及圖3是圖1和圖2中所示系統(tǒng)的示意圖，進(jìn)一步移除了一對智能玻璃設(shè)備以留下 輻射固化結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施例方式以下的詳細(xì)說明和附圖介紹并圖解了本發(fā)明的不同實(shí)施例。說明書和附圖用于使 本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明，而不是為了以任何方式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 涉及到所公開的方法，給出的步驟在本質(zhì)上是示意性的，并且因此并不是必要或關(guān)鍵性的。圖1至3根據(jù)本公開示出了用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)4的系統(tǒng)2。輻射固化結(jié)構(gòu)4 可以示意性地被應(yīng)用為輻射固化的燃料電池組件例如擴(kuò)散介質(zhì)、兩極的極板、墊片等。但 是，應(yīng)該理解公開的系統(tǒng)2和方法并不局限于燃料電池組件，并且可以根據(jù)需要被用于加 工用于其他用途的輻射固化結(jié)構(gòu)4。本文中相對于該系統(tǒng)2和方法來說適用的輻射固化 結(jié)構(gòu)4的加工所涉及的技術(shù)在受讓人共同未決的申請?zhí)枮?2/339，308、12/341，062以及 12/341，105的美國專利申請中進(jìn)行了進(jìn)一步的介紹，因此通過引用將其全部的公開內(nèi)容并 入本文。系統(tǒng)2包括輻射敏感材料6、至少一個輻射源8和智能玻璃設(shè)備10。輻射敏感材 料6被設(shè)置為在暴露于輻射中時進(jìn)行激發(fā)、聚合、交聯(lián)和離解中的至少一種。根據(jù)所選擇的 輻射敏感材料6的類型，輻射敏感材料6可以被設(shè)置在基片(未示出)上，如果是液體的話 可以被置于容器或貯存器內(nèi)，或者被設(shè)置為獨(dú)立的膜。至少一個輻射源8可以被設(shè)置為鄰 近輻射敏感材料6。智能玻璃設(shè)備10也可以被設(shè)置在輻射敏感材料6和輻射源8之間。應(yīng) 該理解的是智能玻璃設(shè)備10可以根據(jù)需要被設(shè)置為與輻射敏感材料6間隔開或者是在輻 射敏感材料6頂部并與其接觸。智能玻璃設(shè)備10可以包括至少一個可切換層12，14。至少一個可切換層12，14可 以選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行操作。至少一個可切換層12，14被設(shè)置用于在激活 狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)時將輻射敏感材料6暴露于所需的暴露模式中。示意性地， 至少一個可切換層12，14可以被設(shè)置在基本上為透射輻射的載體16的頂部上。透射輻射 的載體16可以由玻璃板例如石英玻璃構(gòu)成，或者由塑料片材例如Mylar 塑料構(gòu)成。透射 輻射的載體16可以有助于根據(jù)需要操縱并將智能玻璃設(shè)備10放置在輻射敏感材料6和輻 射源8之間。至少一個輻射源8被設(shè)置用于向輻射敏感材料6投射輻射束18。希望將至少一個 輻射源8設(shè)置為在輻射束18到達(dá)輻射敏感材料6之前沿著貫穿智能玻璃設(shè)備10的矢量投 射輻射束18。應(yīng)該理解可以根據(jù)需要對輻射進(jìn)行校準(zhǔn)或部分校準(zhǔn)。在具體的實(shí)施例中，輻 射是電磁輻射例如紫外(UV)光，不過應(yīng)該理解在本公開的保護(hù)范圍內(nèi)也可以使用其他形 式的電磁輻射。本公開中的智能玻璃設(shè)備10被設(shè)置用于選擇性地給輻射敏感材料6提供所需的 輻射束18的暴露模式。在特定的實(shí)施例中，智能玻璃設(shè)備10包括第一可切換層12和第二 可切換層14。第一和第二可切換層12，14可以被層疊在例如基本上透射輻射的載體16上。 第一和第二可切換層12，14中的每一個都可以獨(dú)立地、選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn) 行操作。在第一和第二可切換層12，14處于激活狀態(tài)時，第一和第二可切換層12，14基本 上是透射輻射的。在第一和第二可切換層12，14處于無效狀態(tài)時，第一和第二可切換層12， 14基本上是不透射輻射的并且包括多個透射輻射的孔20?？?0例如可以通過穿孔成形或 者是在第一和第二可切換層12，14內(nèi)成形的孔。盡管本文中是相對于第一和第二可切換層 12，14介紹了智能玻璃設(shè)備10，但是應(yīng)該理解使用另外的可切換層也落在本公開的保護(hù)范圍之內(nèi)。智能玻璃設(shè)備10的透射輻射的孔20允許在將智能玻璃設(shè)備10設(shè)置在輻射敏感 材料6和輻射源8之間時將輻射敏感材料6暴露于由此導(dǎo)致的所需暴露模式。透射輻射的 孔20可以具有給輻射固化結(jié)構(gòu)4的元件提供所需截面形狀的形狀。在一個實(shí)施例中，透射 輻射的孔20的形狀為大致圓形的孔，提供輻射束18以形成具有大致圓形或橢圓形截面形 狀的輻射固化柱。在另一個實(shí)施例中，透射輻射的孔20是狹長槽，提供輻射束18以形成具 有大致矩形截面形狀的輻射固化壁。應(yīng)該理解透射輻射的孔20的形狀和尺寸可以被選擇 用于提供所需的暴露模式。在具體示出的實(shí)施例中，第一可切換層12的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第 一暴露模式，而第二可切換層14的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第二暴露模式。所需的 第一暴露模式可以不同于所需的第二暴露模式。在其他的實(shí)施例中，所需的第一暴露模式 具有強(qiáng)度和頻率中的至少一種與所需的第二暴露模式的強(qiáng)度和頻率中的至少一種有所不 同。依賴于使用所需第一和第二暴露模式中的哪一種，輻射固化結(jié)構(gòu)4不同部分的成形速 率是不同的。所需第一和第二暴露模式可以包括不同類型的輻射，例如使用具有不同輻射 敏感度的多層輻射敏感材料，正如在受讓人共同未決的申請?zhí)枮?2/339，308的美國專利 申請中介紹的那樣，因此通過引用將其全部的公開內(nèi)容并入本文。作為非限制性示例，可以 使用多個輻射源8提供不同類型的輻射束18和/或沿不同矢量的輻射束18。多個輻射源 8也可以根據(jù)需要被設(shè)置在單個工作站或不同的工作站。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解可以對 輻射源8和智能玻璃設(shè)備10的激活加以協(xié)調(diào)以提供所需的暴露模式。在第一可切換層12被置于無效狀態(tài)時，第二可切換層14被置于激活狀態(tài)以使其 基本上透射輻射。類似地，當(dāng)?shù)诙汕袚Q層14被置于無效狀態(tài)時，第一可切換層12被置于 激活狀態(tài)以使其基本上透射輻射。所需的第一暴露模式可以由此提供輻射固化結(jié)構(gòu)4的第 一部分例如粗略的微桁架結(jié)構(gòu)，而所需的第二暴露模式可以提供輻射固化結(jié)構(gòu)4的第二部 分例如精細(xì)的微桁架結(jié)構(gòu)。任意一位本領(lǐng)域普通技術(shù)人員均可選擇其他的暴露模式以根據(jù) 需要提供其他的輻射固化結(jié)構(gòu)4?？梢酝ㄟ^使用與智能玻璃設(shè)備10電氣通信的至少一個可編程控制器(未示出) 可以將智能玻璃設(shè)備10的可切換層12，14從無效狀態(tài)切換至激活狀態(tài)或相反?？删幊炭?制器例如可以控制從電源(未示出)向智能玻璃設(shè)備10施加電壓或電流。作為非限制性示例，智能玻璃設(shè)備10的至少一個可切換層12，14是電致變色設(shè) 備、懸浮粒子設(shè)備(SPD)和液晶設(shè)備(LCD)中的一種?；陔娭伦兩闹悄懿ＡгO(shè)備10響 應(yīng)于電壓而改變輻射傳輸性質(zhì)，并由此允許控制通過其中的輻射。在電致變色設(shè)備中，電致 變色材料利用從電源施加的電壓來改變不透射度。有利地，一旦改變完成，就不再需要額外 的電力來保持智能玻璃設(shè)備10的不透射度。電致變色設(shè)備可以在處于無效狀態(tài)時吸收輻 射并在處于激活狀態(tài)時變?yōu)榛旧贤干漭椛?。在另一個實(shí)施例中，電致變色設(shè)備可以在無 效狀態(tài)時變?yōu)榉垂夂皖愃朴阽R面。在基于SPD的智能玻璃設(shè)備10中，桿狀粒子的層合薄膜懸浮在介于兩層例如玻 璃層或塑料層之間的流體中。可選地，層合薄膜附著于層。在未施加電壓時，也就是在SPD 處于無效狀態(tài)時，懸浮的粒子以隨機(jī)取向排列并吸收輻射，疊層有效地變?yōu)椴煌干漭椛?。?從電源施加電壓以將SPD設(shè)置為處于激活狀態(tài)時，懸浮的粒子就排列整齊并讓輻射從中通過。SPD可以被減弱，并允許精確地控制從其中通過的輻射量。應(yīng)該理解可能需要微量的恒 定電流來保持SPD處于激活狀態(tài)。在基于LCD的智能玻璃設(shè)備10中，液晶被溶解或散布在液體聚合物中，然后使聚 合物凝固或固化。在聚合物從液態(tài)改變?yōu)楣虘B(tài)期間，液晶變得與固體聚合物不相容并形成 遍布固體聚合物的液滴。固化條件影響液滴的尺寸，從而影響到基于LCD的智能玻璃設(shè)備 10最終的操作性質(zhì)。聚合物和液晶的化合物可以被置于兩層例如玻璃層或塑料層之間，其 進(jìn)一步包括透射的導(dǎo)電材料薄層，由此形成智能玻璃設(shè)備10主要的夾層結(jié)構(gòu)。來自電源的電極被連接至基于LCD的智能玻璃設(shè)備10的透射導(dǎo)電材料。在未施 加電壓時，也就是在基于LCD的智能玻璃設(shè)備10處于無效狀態(tài)時，液晶隨機(jī)地排列為液滴， 導(dǎo)致輻射的散射和吸收。在施加電壓以將基于LCD的智能玻璃設(shè)備10置于激活狀態(tài)時，電 極之間形成的電場就使液晶排列整齊，由此允許輻射以有限的散射穿透液滴。穿透基于LCD的智能玻璃設(shè)備10的輻射強(qiáng)度可以通過施加于其上的電壓來控制。 例如，在低壓下，與施加高壓時相比只有較少的液晶能夠在電場中完全排列整齊。因此，可 以穿透智能玻璃設(shè)備10的輻射就較少，導(dǎo)致與高壓時穿透智能玻璃設(shè)備10的輻射強(qiáng)度相 比比較低的強(qiáng)度。如圖1至3中所示，本公開進(jìn)一步包括一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)4的方法。該方 法首先包括以下步驟提供輻射敏感材料6，被設(shè)置為在暴露于輻射中時進(jìn)行激發(fā)、聚合、 交聯(lián)和離解中的至少一種；提供至少一個輻射源8，被設(shè)置用于向輻射敏感材料6投射輻射 束；并提供包括至少一個可切換層12，14的智能玻璃設(shè)備10，至少一個可切換層12，14可 以選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行操作并且被設(shè)置用于在激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的 一種狀態(tài)時將輻射敏感材料6暴露于所需的暴露模式中。將智能玻璃設(shè)備10設(shè)置在輻射敏感材料6和至少一個輻射源8之間。例如，智能 玻璃設(shè)備10可以被設(shè)置在輻射敏感材料6頂部上并與其鄰接。在另一個示例中，智能玻璃 設(shè)備10被設(shè)置為與輻射敏感材料6間隔開。在將智能玻璃設(shè)備10設(shè)置在輻射敏感材料6和至少一個輻射源8之間以后，將至 少一個可切換層12，14切換為激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)。在至少一個可切換層 12，14處于激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)時，提供所需的暴露模式，此時引導(dǎo)來自至少 一個輻射源8的輻射束18通過智能玻璃設(shè)備10。應(yīng)該理解輻射敏感材料6隨即就被暴露 于所需的暴露模式中。在將輻射敏感材料6暴露于所需的暴露模式中之后，即可形成輻射固化結(jié)構(gòu)4。例 如，可以通過輻射敏感材料6的聚合、交聯(lián)或離解來形成輻射固化結(jié)構(gòu)4。在具體的實(shí)施例 中，形成輻射固化結(jié)構(gòu)4的步驟進(jìn)一步包括在將輻射敏感材料6暴露于所需的暴露模式中 之后加熱輻射敏感材料6的步驟。例如，在將輻射敏感材料6暴露導(dǎo)致激發(fā)輻射敏感材料6 時，加熱可以有助于輻射敏感材料6的進(jìn)一步聚合、交聯(lián)或離解以形成輻射固化結(jié)構(gòu)4。形 成輻射固化結(jié)構(gòu)4的步驟可以進(jìn)一步包括在形成輻射固化結(jié)構(gòu)4的步驟之后移除輻射敏感 材料6的未固化或離解部分的步驟。在某些實(shí)施例中，本公開的方法包括將智能玻璃設(shè)備10設(shè)置為具有第一可切換 層12和第二可切換層14。第一和第二可切換層12，14被設(shè)置在基本上透射輻射的載體16 上。第一和第二可切換層12，14中的每一個都可以獨(dú)立地、選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行操作。激活狀態(tài)基本上是透射輻射的，而無效狀態(tài)基本上是不透射輻射的，具有多個 透射輻射的孔20。透射輻射的孔20允許將輻射敏感材料6暴露于所需的暴露模式中，此時 引導(dǎo)輻射束18通過智能玻璃設(shè)備10。在具體的示例中，第一可切換層12的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第一暴露 模式，而第二可切換層14的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第二暴露模式。所需的第一暴 露模式可以不同于所需的第二暴露模式以使得可以形成復(fù)雜的輻射固化結(jié)構(gòu)4。應(yīng)該理解 的是暴露時間可以根據(jù)需要被延長或縮短。類似地，暴露強(qiáng)度可以在本公開的范圍內(nèi)根據(jù) 需要被增大或減小。應(yīng)該理解輻射固化結(jié)構(gòu)4在輻射敏感材料6內(nèi)的成形可以通過控制暴 露時間和強(qiáng)度中的至少一個而被限制在輻射敏感材料的上部。在第一和第二可切換層12，14提供所需的第一和第二暴露模式時，本公開的方法 可以進(jìn)一步包括將第一可切換層12切換為無效狀態(tài)以及將第二可切換層14切換為激活狀 態(tài)的步驟。第一可切換層12由此成為不透射輻射，具有多個透射輻射的孔20，而第二可切 換層14則成為基本上透射輻射。輻射敏感材料6隨后被暴露于由無效狀態(tài)下的第一可切 換層12提供的所需第一暴露模式中。所需第一暴露模式有助于形成輻射固化結(jié)構(gòu)4的第 一部分。在將輻射敏感材料6暴露于所需第一暴露模式中的步驟之后，該方法包括將第一 可切換層12切換為激活狀態(tài)以及將第二可切換層14切換為無效狀態(tài)的步驟。第一可切換 層12由此成為基本上透射輻射，而第二可切換層14則成為基本上不透射輻射，具有多個透 射輻射的孔20。輻射敏感材料6隨后被暴露于由無效狀態(tài)下的第二可切換層14提供的所 需第二暴露模式中。所需第二暴露模式有助于形成輻射固化結(jié)構(gòu)的第二部分。輻射固化結(jié) 構(gòu)4的第二部分可以根據(jù)需要不同于輻射固化結(jié)構(gòu)4的第一部分。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是根據(jù)本公開中的方法也可以加工多層的輻射 固化結(jié)構(gòu)4。例如，該方法可以進(jìn)一步包括在輻射固化結(jié)構(gòu)4成形之后向其施加另一種輻射 敏感材料6的步驟。隨后可以將另一種輻射敏感材料6暴露于所需第一和第二暴露模式中 的至少一種，或者暴露于由其他的智能玻璃設(shè)備10提供的另外的所需暴露模式，以形成進(jìn) 一步的輻射固化結(jié)構(gòu)4。在另一個實(shí)施例中，該方法可以包括相互施加多層輻射敏感材料 6的步驟，不同的層具有不同的輻射敏感度，并通過暴露于不同類型的輻射而在每一層內(nèi)選 擇性地構(gòu)成不同的輻射固化結(jié)構(gòu)4。相應(yīng)的輻射敏感材料6的分層可以包括在選擇暴露于 輻射之前將輻射敏感材料6的固體膜加至輻射敏感材料6的另一固體膜，或者加至液體輻 射敏感材料容器的頂部。盡管輻射敏感材料6只能通過暴露給輻射束18而被激發(fā)，但是應(yīng)該理解第一輻射 固化結(jié)構(gòu)4的成形可以包括加熱輻射敏感材料6的后處理步驟以完成輻射敏感材料6的聚 合、交聯(lián)和離解中的至少一種。在輻射敏感材料6通過輻射束18進(jìn)行了聚合、交聯(lián)和離解 中的至少一種，并且在后處理步驟例如加熱激發(fā)的輻射敏感材料6已經(jīng)發(fā)生時，也可以使 用移除過多的或未固化的輻射敏感材料6的步驟。由此形成輻射固化結(jié)構(gòu)4。應(yīng)該理解本公開中的方法可以有利地被用于形成輻射固化結(jié)構(gòu)4而不必安置和 移除多個光罩。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解本公開中的系統(tǒng)2和方法因此減少了對通常 與輻射固化結(jié)構(gòu)4的加工相關(guān)聯(lián)的昂貴而又低效的遮蔽技術(shù)、處理步驟和相關(guān)清潔步驟的 需求。類似地，使用根據(jù)本公開的智能玻璃設(shè)備10允許快速和成本有效的形成所需的輻射11固化結(jié)構(gòu)4。本公開的方法進(jìn)一步有利地有助于在不同的輻射固化結(jié)構(gòu)4之間，甚至是在獨(dú)立 薄膜上或者是在彈性基片上的材料之間進(jìn)行定位。該方法還可以最小化通常因?qū)⑤椛涔袒?結(jié)構(gòu)4或光罩從一個工作站移動至下一個工作站而導(dǎo)致的位置變化。盡管為了介紹本發(fā)明已經(jīng)給出了一些代表性的實(shí)施例和細(xì)節(jié)內(nèi)容，但是對于本領(lǐng) 域技術(shù)人員來說，顯而易見的是可以進(jìn)行各種改變而并不背離本公開的保護(hù)范圍，本公開 的保護(hù)范圍在以下所附的權(quán)利要求中進(jìn)行進(jìn)一步的介紹。
權(quán)利要求
1.一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，包括輻射敏感材料，被設(shè)置為在暴露于輻射中時進(jìn)行激發(fā)、聚合、交聯(lián)和離解中的至少一種；至少一個輻射源，被設(shè)置用于向輻射敏感材料投射輻射束；以及 智能玻璃設(shè)備，被設(shè)置在輻射敏感材料和至少一個輻射源之間，智能玻璃設(shè)備包括至 少一個可切換層，至少一個可切換層能選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置并且被設(shè) 置用于將輻射敏感材料選擇性地暴露于所需的暴露模式中。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中至少一個可切換層包括第一可切換層和第二可切換 層，第一和第二可切換層中的每一個都能獨(dú)立地、選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè) 置。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中激活狀態(tài)基本上是透射輻射的，而無效狀態(tài)基本上 是不透射輻射的，具有多個透射輻射的孔以將輻射敏感材料暴露于所需的暴露模式中。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中第一可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第 一暴露模式，而第二可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的第二暴露模式。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所需的第一暴露模式不同于所需的第二暴露模式。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中智能玻璃設(shè)備包括至少一個附加的可切換層，其中 至少一個附加的可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供不同于所需的第一暴露模式和所需 的第二暴露模式的所需的附加暴露模式。
7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所需的第一暴露模式的強(qiáng)度和頻率中的至少一種與 所需的第二暴露模式的強(qiáng)度和頻率中的至少一種有所不同。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中智能玻璃設(shè)備包括基本上透射輻射的載體，至少一 個可切換層設(shè)置在載體上。
9.一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，包括輻射敏感材料，被設(shè)置為在暴露于輻射中時進(jìn)行激發(fā)、聚合、交聯(lián)和離解中的至少一種；至少一個輻射源，被設(shè)置用于向輻射敏感材料投射輻射束；以及 智能玻璃設(shè)備，被設(shè)置在輻射敏感材料和至少一個輻射源之間，智能玻璃設(shè)備包括第 一可切換層和第二可切換層，第一和第二可切換層被設(shè)置在基本上透射輻射的載體上，第 一和第二可切換層中的每一個都能獨(dú)立地、選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，其 中激活狀態(tài)基本上是透射輻射的，而無效狀態(tài)基本上是不透射輻射的，具有多個透射輻射 的孔以將輻射敏感材料選擇性地暴露于所需的暴露模式中，其中第一可切換層的無效狀態(tài) 被設(shè)置用于提供所需的第一暴露模式，而第二可切換層的無效狀態(tài)被設(shè)置用于提供所需的 第二暴露模式，所需的第一暴露模式不同于所需的第二暴露模式。
10.一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟 提供輻射敏感材料；提供至少一個輻射源，至少一個輻射源被設(shè)置用于向輻射敏感材料投射輻射束； 提供包括至少一個可切換層的智能玻璃設(shè)備，至少一個可切換層能選擇性地從激活狀 態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置并且被設(shè)置用于在激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)時將輻射敏 感材料暴露于所需的暴露模式中；將智能玻璃設(shè)備設(shè)置在輻射敏感材料和至少一個輻射源之間； 將至少一個可切換層切換為激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)；并 引導(dǎo)輻射束通過智能玻璃設(shè)備以提供所需的暴露模式，然后將輻射敏感材料暴露于所 需的暴露模式中以形成輻射固化結(jié)構(gòu)。
全文摘要
提供了用于微桁架泡沫材料加工的動態(tài)遮蔽方法和一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括輻射敏感材料，被設(shè)置為在暴露于輻射中時進(jìn)行激發(fā)、聚合、交聯(lián)和離解中的至少一種。至少一個輻射源被設(shè)置用于向輻射敏感材料投射輻射束。智能玻璃設(shè)備被設(shè)置在輻射敏感材料和至少一個輻射源之間。智能玻璃設(shè)備包括至少一個可切換層，至少一個可切換層可以選擇性地從激活狀態(tài)到無效狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。智能玻璃設(shè)備被設(shè)置用于在激活狀態(tài)和無效狀態(tài)中的一種狀態(tài)時將輻射敏感材料暴露于所需的暴露模式中。還提供了一種用于加工輻射固化結(jié)構(gòu)的方法。
文檔編號B29C67/20GK102044683SQ201010527869
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者G·W·弗萊, J·A·羅克, Y-H·賴 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司