[发明专利]使用可折叠结构和活性材料致动的表面纹理化

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年4月16日提交的名为“ASSEMBLY FOR AND METHOD OF FORMING LOCALIZED SURFACE WRINKLES”的美国申请No. 12/761,709的优先权并且部分从该申请继续，该申请的全部内容由此以引用的方式全文结合到本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于表面纹理化的系统和方法。更具体地，本发明涉及用于使用活性材料致动和可折叠结构来主动地修改表面纹理的系统和方法。

背景技术

表面纹理化已经长期被用于影响、启动或控制系统的各种物理的相互作用（即，方面或状况），包括表面粘附、反射、摩擦系数、结构的颜色和计量）。传统上，一旦被模制、机加工、构造或以其他方式制造，物理系统通常存在设定的表面纹理，该表面纹理可能在上述方面中的一个或多个中是有利的，而在其他方面呈现缺点。结果，已经开发出主动纹理化系统，该主动纹理化系统使得在需要时修改表面纹理。常规的主动系统包括刚性结构和在其中存储有足够能量以使结构变形的弹性结构的各种组合，这种常规的主动系统是低效的，并且过于复杂，并且在一些情况下在容量和范围方面受限制。通过采用常规的机电致动，与其相关的各种限制（添加的重量、复杂性、部件数量等）将展现出很大利害关系。

发明内容

鉴于前述问题，本发明提出了一种主动地修改表面纹理的更有效的系统和方法，并且更具体地，提出了一种使用了活性材料致动和可折叠结构来修改表面纹理的系统和方法。结果，本发明用于修改系统的物理相互作用，这些物理相互作用由表面纹理影响、启用或控制。更具体地，除了其他物理相互作用之外，本发明用于修改其反射、热、流体、电磁、触感、声学、放射性或美观方面/能力。在优选的实施方式中，本发明用于修改表面的美观或感觉，以便实现视觉或触觉警告。最后，通过采用可折叠结构和活性材料致动，本发明展现出不太复杂的表面纹理化方案，该表面纹理化方案减少了可动部件的数量、封装需求和所产生的噪声量（关于声学以及EMF）。

总体上，本发明提出了一种用于选择性地并且动态地修改暴露表面的纹理的系统。该系统包括可折叠结构，该可折叠结构通信地联接到该表面或限定该表面。也就是说，结构14例如以折纸式折叠的方式限定多个折叠部。每个折叠部还限定了折叠程度，并且具有最外边缘或顶点。该系统包括至少一个活性材料元件，该活性材料元件可操作以在暴露于激活信号或去除所述激活信号时经历基本特性的可逆变化。所述活性材料元件通信地联接到所述结构，使得所述变化引起或启动所述折叠程度的修改，并且因此引起或启动所述表面纹理的修改。在被主动地致动时，电源、控制器和传感器优选地与可折叠结构通信，并且构造成选择性地修改暴露表面的纹理。

本发明还包括以下方案：

1. 一种用于选择性地修改暴露表面的纹理的系统，所述系统包括：

可折叠结构，所述可折叠结构限定多个折叠部，其中，每个折叠部还限定了折叠程度并且具有最外的边缘或顶点，并且所述结构通信地联接到所述表面；以及

至少一个活性材料元件，所述活性材料元件可操作以在暴露于激活信号或去除所述激活信号时经历基本特性的可逆变化，并且所述活性材料元件通信地联接到所述结构；

所述至少一个元件和所述结构协作地构造成使得：所述变化引起或实现所述折叠程度的修改，且因此引起或实现所述表面的纹理的修改。

2. 根据方案1所述的系统，其中，多个元件能够单独暴露给激活信号和/或去除激活信号，以便分别被单独激活或去激活，并且所述多个元件被驱动地联接到所述结构。

3. 根据方案1所述的系统，其中，所述多个折叠部限定正方形Miura折叠图案。

4. 根据方案1所述的系统，其中，所述表面由车辆限定，并且修改所述纹理改变了风阻、雷达散射、杂光或接触表面面积。

5. 根据方案1所述的系统，还包括：

控制器，所述控制器通信地联接到所述元件，并且可操作以选择性地产生所述信号和终止所述信号；以及

传感器，所述传感器通信地联接到所述控制器，并且可操作以确定信息并传送所述信息给所述控制器；

所述元件、所述控制器和所述传感器协作地构造成仅当信息被确定时修改所述纹理。

6. 根据方案1所述的系统，其中，所述结构包括金属外层和聚合物芯部。

7. 根据方案1所述的系统，其中，所述结构由形状记忆聚合物形成。