[发明专利]高气流微桁架结构设备

说明书

本发明公开了一种用于保持工作面的环境状态的设备，包括：第一微桁架层，所述第一微桁架层包括：沿第一方向延伸的多个第一支柱；沿第二方向延伸的多个第二支柱；和沿第三方向延伸的多个第三支柱，第一支柱、第二支柱和第三支柱在多个节点处彼此穿插，第一支柱、第二支柱和第三支柱以非垂直的角度彼此穿插，该设备具有被构造为接触工作面的接触面和被构造为允许空气流动到该接触面的开孔，其中接触面的总表面积在工作面的总表面积的大约1％到大约50％之间。

技术领域

本技术整体涉及一种微桁架结构，以及为控制工作面环境状态而在材料或设备中使用该微桁架结构(例如，用于控制至人体的气流的微桁架排汗控制层)。

背景技术

目前，市场上存在很多用于提高通过与人或动物身体的一些部分长时间接触的结构或材料的空气流量的方法，所述结构或材料通常由某种泡沫填料构成。最常见的填料是闭孔泡沫。这些方法中最相关的技术通常依赖于在闭孔泡沫中制造气流通道。示例包括有洞的鞋垫、“蛋箱”泡沫填料、蜂窝材料、成形的固体材料或开孔泡沫和薄的拉伸网状或松散编织物。

然而，在没有明显地危及硬度和强度的情况下，蜂窝材料通常仅允许单向空气流动。使用在座椅和寝具应用中的商业示例包括熔接蜂窝结构。然而，为了弥补机械性能的缺陷，这种“通风的”蜂窝结构相较于不通风的蜂窝结构通常具有更大的总重量。

还已经使用具有限定的气流路径的固体材料，但是这种材料通常不舒适。虽然气流通道区域中的气流增大，但是固体材料与皮肤接触的区域通常变得汗湿且不舒服。

另外，上述材料或结构受到压缩力(例如，当人坐在该材料上时)后通常使得这种材料或结构致密化(例如，该材料的开口体积减少)，这将导致气流路径(或者通路)关闭或尺寸减小，使得穿过该材料的空气总量减小。

将薄的、拉伸的网状或松散编织的织物被设计为通过织物的张力提供支撑，并由于松散的编织提供空气流动。张力一般是通过围绕网或编织周边的硬框架提供。商业示例包括Herman 座椅和Saddleco^TM Flow^TM自行车座椅。这些方法确实能够增加空气流动，但是具有也有容易损坏而被刺穿和撕裂的缺陷，从而限制了在动态应用(例如，运动)中的整体使用效果。

一种有序三维(3D)微结构是微米级的有序3D结构。当前，通过多种泡沫处理制成大规模生产的聚合物多孔材料，其随机(不是有序地)产生3D微结构。确实存在生成具有有序3D微结构的聚合物材料的技术，例如光固化立体造型术；但是，这些技术依赖于自下向上、逐层的方法，这不具有可扩展性。

光固化立体造型术是一种在逐层处理中建立3D结构的技术。该过程通常包括平台(基板)，在分离步骤中，该平台被下降到光单体(光聚合物)浴中。在每个步骤中，激光扫过光单体的为特定层将被固化(聚合)的区域。一旦该层被固化，平台被下降特定的量(由处理参数和期望的特征/表面分辨率确定)，重复该过程直到生成全部的3D结构为止。在Hull等人的“Apparatus For Production Of Three-Dimensional Objects ByStereolithography”(美国专利号4,575,330，申请日1984年8月8日)中公开了这种光固化立体造型术的一个示例，该申请在此整体并入本文作为参考。

对上述光固化立体造型术的改进已经被开发出来以通过激光光学器件提高分辨率并改进特定的树脂结构，同时还存在使用动态图案生成器一次性固化整个层以降低该3D结构的制造时间的改进。在Bertsch等人的“Microstereolithography:A Review”(材料研究学会讨论会文集，卷758，2003)中公开了这种改进的一个示例，该文件的全部内容并入本文作为参考。最新的对标准光固化立体造型术的改进包括Sun等人的“Two-PhotonPolymerization And 3D lithographic Microfabrication”(APS，卷170,2004)中公开的双光子聚合法，该文件的全部内容并入本文作为参考。然而，该改进的处理依然依赖于复杂而耗时的逐层处理方法。