个性化鞋子及其制造的制作方法
本发明广泛地涉及鞋子的设计和功能以及用于制造所述鞋子的特殊材料。
背景技术：
消费者要求他们的鞋子更舒适并且具有更多功能，使得这些特征成为鞋子设计和评估中的重要考虑因素。这两者是人体(特别是腿部，更具体地是脚部)的特性与鞋子的不同元件之间的复杂的交互的结果。
在舒适度方面，适合是购买鞋子的主要决定因素。脚部与鞋子之间的不适合会损害脚部功能，并且可能会导致来自紧密配合的鞋子的过度的压力或者来自松散配合的鞋子的不必要的摩擦。例如，卡骆弛，一家美国鞋子公司正在为世界各地提供具有柔软、舒适、轻质并且防臭的质量的休闲鞋。然而，这种配合仅限于脚底部(或鞋底)与鞋底顶部之间的接触界面处。
另一种被称为vibram五指鞋的定制合适的鞋子也为用户提供了一个很好的穿戴体验。这部分地是因为这些鞋的原料具有非常高的弹性并且可弹性地变形以适合任何形状(弹性配件作为袜子)。然而，一些用户确实会经历不舒服，因为弹性材料通常可能对脚施加不适当的压力。此外，鞋面通常很薄，使得它不能提供足够的保护以防止脚部受伤。
由于每个消费者都有独特的足部形状/结构并且针对鞋子具有个人偏好，从市场上找到一双舒适地适合个人脚部的鞋子并不总是容易的事情，特别是那些需要足部矫形器的消费者而言并不总是容易的事情。
因此，鞋子的个性化是不断增大的需求。目前，有几种实现这一点的方法，例如增材制造以及在靴子内部使用某些聚合物材料，以使得鞋底部分可调节。然而，这些方法仍然存在许多缺点。
例如，现有技术中的使用缓慢恢复的聚合物泡沫(其与弹性海绵一样柔软的)的记忆泡沫基鞋垫无法提供足够的机械支撑。例如，这种记忆泡沫的特征在于具有低刚度和刚性。此外，尽管可以通过3d打印来制造定制鞋，以更好地进行适配，但是这需要繁琐的脚部扫描过程以及甚至更昂贵的打印制造工艺。
需要在个人或个人化的基础上为佩戴者提供整个脚的舒适性、功能性以及保护性，同时保持成本有效的制造过程。本发明寻求对目前存在的个性鞋类产品进行改进。
技术实现要素：
本发明基于以下发现：通过使用某些形状记忆材料(smm)(其特征在于具有形状记忆效应(sme))可以大大改善鞋类的功能，特别是刚性和柔性(与3d轮廓相关)，这是个人偏好。
因此，一方面，本发明提供了一种可模制鞋或鞋插入件，所述可模制鞋或鞋插入件在使用时延伸穿过整个脚底，并且由刺激响应形状记忆材料来制备。
在一个实施例中，刺激响应形状记忆材料是热响应形状记忆材料。
在一个实施例中，smm是形状记忆聚合物(smp)。本发明人已经发现：在鞋配件中smp的使用是可重复的并且即时的；在需要的情况下能够恢复到原始形状；提供可定制的刚性和灵活性组合；分散局部足部压力以及制造成本低廉。
在另一实施例中，热响应性形状记忆聚合物保持两种形状。
在一个实施例中，并且在使用期间，可模制鞋或鞋插入件最初被加热到约45°至等于或低于约80℃之间，其中，用户随后将他/她的脚插入鞋或鞋插入件中以在用户脚的轮廓的周围模制鞋或鞋插入件。可模制鞋或鞋插入件可以被加热到高温，例如大约80℃，但是通常会在大约60℃或更低的温度下被穿上，除非袜子或内衬穿在裸露的脚上。
本文所使用的术语“鞋”或“鞋插入件”是指作为本发明主题的产品，该产品延伸到整个脚底，并且可以包括一个完整的鞋产品，该鞋产品需要或不需要任何附加材料，例如硬化不可模制的聚合物鞋底材料。因此，在某些实施例中，本发明提供了不需要任何附加制造步骤(诸如，外部材料缝合或外部鞋底粘附)的完整鞋类产品的优点。作为一种替代方案，该术语还包括鞋插入件，其也可以延伸整个脚底，也可以包括在例如预制鞋形状中，例如硬化的外鞋形状(例如，对于建筑工人)或者用于滑雪靴的个性化鞋插件。
在某些实施例中,“鞋”或“鞋插件”还可以表示为：作为本发明的主题的产品，其包覆了整个脚并且还可以包含具有额外的材料或者不需要任何额外的材料的完整的鞋制品，如硬化不可模制的聚合物鞋底材料。因此，应当理解的是，词语“整个脚底”包括前脚掌、中脚掌以及后脚跟。还应当理解的是，“整个脚”包括前脚、中脚和足跟。为了提供用户的舒适性所需的刚性和柔韧性，本发明考虑到鞋或鞋插入件的表面覆盖至少延伸以覆盖脚跟(或踝关节)的起始处，其可以覆盖或者可以不覆盖实际踝关节。然后，将其与已知的鞋或鞋插入件产品进行对比，所述已知鞋或鞋插入件产品例如仅覆盖脚底或部分覆盖后足和前脚，但是使得上部中足的全部或一部分被暴露和/或未被支撑。
合适的刚性和柔性的组合是可以通过遵从许多的标准聚合物/聚合物泡沫合成/加工方法而改变smm的组成、加工方法/参数还有/或者孔隙率而得到的。在一个实施例中，smm是选自乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、聚氨酯(pu)或热塑性聚氨酯(tpu)或者上述项的组合的smp。
基于作为本发明基石的形状记忆效应(sme)的原理，形状记忆聚合物(smp)(包括它们的复合材料/混合物并且以固体或泡沫来构造)，包括许多转变温度约45℃至约80℃或以下的(玻璃化转变或熔化/结晶)聚合材料及其复合材料/可在本申请中应用，诸如，eva或pu泡沫、pu、tpu或pu/tpu混合物等。然而，应当理解的是，当可模制鞋或鞋插入件最初被加热到高达约80℃(并且高于约45℃)时，裸脚插入时表面的温度将在约60℃或以下，这是对于终端用户而言舒适的温度。
附图说明
图1-第一实施例的描述。(1)人脚；(2)形状记忆聚合物材料；(3)普通鞋。
图2-第二实施例的描述。(1)人脚；(2)形状记忆聚合物材料；(3)普通鞋。
图3-第三实施例的描述。(1)人脚；(2)形状记忆聚合材料。
图4-第四实施例的描述，(1)人脚；(2)形状记忆聚合物材料；(4)外鞋底。
图5-根据一个实施例的舒适配合鞋的基本概念(i)以及该实施例的概念验证(ii)。
图6-eva泡沫片的横截面(a)和sem下的放大视图(b)。
图7-eva泡沫的dsc曲线。插入图：加热时玻璃化转变范围的放大视图。
图8-单轴拉伸试验样品的尺寸(单位：mm)。
图9-完整的sme周期的说明。
图10-在三种不同温度下单轴拉伸至最大应变的30％的情况下的典型应力-应变关系，随后被冷却至室温然后卸载。
图11-三种不同温度下单轴拉伸至最大应变的80％的情况下的典型应力-应变关系，随后被冷却至室温然后被卸载。
图12-具有预拉伸的样品/不具有预拉伸的样品在室温下循环拉伸的典型应力-应变关系。
图13-三种不同温度下单轴压缩至最大应变的30％的情况下的应力-应变关系，随后被冷却至室温然后被卸载。
图14-三种不同温度下单轴压缩至最大应变的80％的情况下的应力-应变关系，随后被冷却至室温然后被卸载。
图15-通过在具有预压缩的样品/不具有预压缩的样品在室温下通过循环压缩测试所获得的应力-应变关系。
图16-形状固定率随编制温度的变化。
图17-形状恢复率随编制温度的变化。
图18-eva泡沫在室温下的不同时间段夹持之后的形状恢复。
图19-eva泡沫在压缩至0.329mpa/0.1645mpa然后在卸载前保持所施加的压缩应力24小时的情况下的应力-应变关系(a)，以及相应的应变/应力与时间关系(b)。
图20-分别具有0.329mpa和0.1645mpa的不同压缩应力的样品中的恢复率的演变。
图21-本发明的实施例的图示(第五实施例)。
图22是本发明的实施例的图示(第六实施例)。
图23是本发明的实施例的图示(第七实施例)。
图24是本发明的实施例的图示(第八实施例)。
图25-本发明的实施例的鞋底的图示。
图26-本发明的方法实施例的图示。
具体实施方式
本发明的基本原理是使用形状记忆材料(smm)，其特征在于具有形状记忆效应(sme)。形状记忆效应(sme)通常被描述为形状切换现象，由此形状记忆材料(smm)能够通过正确的刺激(诸如，热(热响应))、光(光响应)、化学(包括水、化学响应)、磁场(磁响应)、机械负载(机械响应)等)的存在恢复成它们原来的形状。这与记忆泡沫形成对比，记忆泡沫会提供瞬间变形，但是会缓慢地恢复到其原来的形状，因此没有维持临时形状的能力，即，没有sme。本发明的呈现形状记忆效应的聚合物既具有可见的当前(临时)形式又具有所存储(原始或永久)的形式。一旦通过常规方法制造了聚合物，通过诸如加热、变形以及最后冷却会将材料变成另一种临时形式。聚合物保持这种临时形状，直到在预定的外部刺激下(在本示例中通过加热)激活形状变成永久形式为止。通过对材料进行再次加热可以转换成其原始(永久)形状，再次准备加工成另一种临时形式。
基于这一原理，形状记忆聚合物材料可以在适当的温度范围(约45℃至约80℃或者低于约80℃)内容易地变形成临时形状。冷却后，临时形状被大部分地保留，同时仍然具有足够的柔韧性和足够的刚度以提供支撑。
在优选实施例中，柔性使得材料通过手的拉伸/弯曲或手指的按压会容易地变形，并提供良好的弹性以同时返回。杨氏模量的测量可以用于测量刚度。该应用的杨氏模量的范围优选地为0.001gpa至0.5gpa，诸如，0.005gpa、0.01gpa、0.05gpa、0.10gpa、0.15gpa、0.20gpa、0.25gpa、0.30gpa、0.35gpa、0.40gpa、0.45gpa或者这些图中的任何两个之间的范围。当需要时，这种材料只有在再次加热以再次进行另一轮修整时才能恢复其原始形状(永久形状)。由于形状记忆聚合材料(包括其复合材料和混合物)可以提供所需的刚性和柔韧性组合，因此它们可以在这种舒适的配合鞋中使用。
为了实现如上所述的舒适的合脚的鞋子的目的，除其他之外，聚合物泡沫的基本要求是：1)在低温和高温下均是柔性/弹性的。弹性也可以通过杨氏模量进行测量，优选范围为0.001gpa至0.5gpa，例如0.005gpa、0.01gpa、0.05gpa、0.10gpa、0.15gpa、0.0.20gpa、0.25gpa、0.30gpa、0.35gpa、0.40gpa或0.45gpa或这些图中任意两个之间的范围；2)能够保持临时形状(形状固定率≥40％，诸如，形状固定率>42％、形状固定率>44％、形状固定率>46％、形状固定率>48％、形状固定率>50％、形状固定率>52％、形状固定率>54％、形状固定率>56％、形状固定率>58％、形状固定率>60％、形状固定率>62％、形状固定率>64％、形状固定率>66％、形状固定率>68％、形状固定率>70％、形状固定率>72％、形状固定率>74％、形状固定率>76％，>78％或>80％；3)良好的形状恢复能力(形状恢复率≥40％，诸如，形状恢复率>42％、形状恢复率>44％、形状恢复率>46％、形状恢复率>48％、形状恢复率>50％、形状恢复率>52％、形状恢复率>54％、形状恢复率>56％、形状恢复率>58％、形状恢复率>60％、形状恢复率>62％、形状恢复率>64％、形状恢复率>66％、形状恢复率>68％、形状恢复率>70％、形状恢复率>72％、形状恢复率>74％、形状恢复率>76％、形状恢复率>78％或者形状恢复率>80％并且形状恢复率可用于量化此能力(参见图16和图17，等式1-3)；以及4)特别是在穿戴(编制)期间的用于激活的加热温度应该仅稍高于体温。不超过60℃的温度仍然是可接受的温度，因为人体可以在短时间内忍受温度，即使是赤脚也可以忍受几秒钟。此外，对于本发明的聚合物材料，激活温度通常在tg(玻璃化转变)或tm(熔化)±10至15℃的范围内。
本发明考虑了这种可模制鞋或者鞋插入件的八个可能的实施例：
在第一实施例(图1)中，鞋子可以设计成非常薄(约1mm至3mm)且重量轻，并且可以以最小的存储空间容易地进行包装和存储。为了获得完美的配合，首先使用温水、烤箱、加热器或热风机(诸如，吹风机)将鞋子加热至约50℃，从而使鞋可模制(或者使鞋具有取决于所使用的材料的类型的其他类型的刺激)，然后用户将他/她的脚(1)插入鞋或鞋插入件(2)中，插入鞋或鞋插入件将变形以适应使用者的脚的形状。如该图所示，可模制鞋或鞋插入件覆盖脚的整个表面，一直到达使用者的脚踝，为整个脚提供稳定性。冷却后，变形的形状保持适当的刚度和柔韧性。用户获得具有定制模制成他/她的脚的形状的内部形状轮廓的舒适配合鞋。例如，与crocs鞋不同，脚和鞋之间没有额外的差距，使其更舒适，从而减少脚部滑动造成的伤害风险。脚和鞋之间没有额外的内部空间和不正确的压力，因此潜在的伤害风险可以最小化。此外，鞋可以制成非常薄，并且如果需要，例如，在粗糙的地面上行走，允许使用者通过使用产品作为鞋垫插入到普通鞋(3)(即，可移除的内部，来进一步保护他们的脚衬里，以消除由粗糙地面(例如，较厚的岩石)引起的可能的不舒服)或硬/更硬的鞋子中。以这种方式，即使使用者穿着普通的鞋子，仍然可以保持舒适的配合。当进行第二次加热时，这种可模制鞋或鞋插入件可以变形回其原始形状。使用这种材料，配合过程是可重复的和即时的，由此可以容易地实现舒适的配合。
在第二实施例(图2)中，可模制鞋插入件(2)预固定到普通鞋(3)的内表面，起到正常鞋的不可拆卸的内衬的作用。
这可以通过使用鞋制造过程中所使用的已知的粘合剂产品来实现。所有的成形过程与第一实施例中提到的成形过程相同。在这样的实施例中仍然可以实现良好的配合性能。
在第三实施例(图3)中，由形状记忆聚合材料制成的可模制鞋比第一实施例中的鞋子厚约2至15mm，以便为使用者提供更好的保护。
在第四实施例(图4)中，可以将厚的外底(4)添加到可模制鞋(2)的下方。通过这种额外的底层，这种鞋能够应付更粗糙的地面条件，而不会影响舒适配合性能。底层或外底材料可以由具有形状记忆效应/不具有形状记忆效应的更硬和耐磨材料制成。多层也可以结合在具有冲击吸收材料的表面的选定区域中，以适应诸如慢跑等运动活动。在另一实施例中，溶解的四氢呋喃(thf)的热塑性聚氨酯(tpu)可以在内层和外层，以提供一定程度的透气性，并防止(特别是由泡沫制成的)鞋由于汗水而闻到臭味。通气孔/槽也可以纳入重要部位，以进一步减少污垢。
在第五实施例(图21)中，示出了通过3d成型进行制造的鞋100。整个鞋由相同的材料制成，104表示切割/孔或其他弱化部件(例如，凹痕)；102表示较厚的部分以提供更好的支撑。
在第六实施例(图22)中，示出了内底120，其包括多个凹痕122。多个凹痕122可以是通孔/非通孔，甚至是狭槽/凹槽。多个凹痕122被构造成使得当袜子124放置在鞋垫120上时能够使内底120变形。应当注意，鞋垫120还可以由不均匀的泡沫层制成，以增强配合和舒适性。124可以预先粘合到鞋垫120。在加热鞋垫120时，其变得柔软，因此可以容易地穿上袜子-鞋。冷却之后，鞋垫会变得像鞋子一样硬。
在第七实施例(图23)中，示出了折叠以形成鞋的自由尺寸的鞋150。鞋150被形成，通过使用至少一个紧固件160(诸如，
在第八实施例(图24)中，示出了另一自由尺寸的鞋180，其被折叠成鞋的形式。鞋180被形成，通过使用至少一个紧固件190将第三翼片182连接到第四翼片188(或反之亦然)以形成鞋子180的前部。鞋180不包括脚跟稳定器，而是包括治愈护件(healguard)186。应当注意，鞋150的泡沫层184为了增强配合和舒适度是不均匀的，并且包括通孔/非通孔，甚至狭槽/凹槽。与其他实施例一样，需要加热以首先软化鞋。
参考图25，示出了前述实施例的鞋底部分200。鞋底部分200可以变形，由此变形基本上在中心部分204处，其包括通孔/非通孔以及甚至狭槽/凹槽。此外，脚掌部分202和脚跟部分206由不同的材料(具有/不具有形状记忆效应)制成，用于抓握和舒适。
另一方面，参考图26，提供了一种用于形成鞋的方法300。鞋通过方法300由刺激响应(热响应)形状记忆材料层制备，方法300包括将层加热到预定的温度(302)。预定温度介于45℃至80℃之间。此外，方法300包括使层变形(304)，其中，通过将脚结构放置在层上来进行所述层的变形。足部结构可以来自人体，也可以是脚模。所述层的变形可以包括所述层内的多个凹痕的变形，所述多个凹痕包括通孔/非通孔以及甚至狭槽/凹槽。最后，方法300包括使用至少一个紧固件操作该层以形成鞋(306)。应当理解，层的操作是通过折叠来进行的。
工业实用性
根据本发明的可模制鞋或鞋插入件也被证明对运动和医疗应用而言具有巨大的潜力。以下是各种潜在应用的非详尽列表：
学生鞋；时装鞋；沙滩鞋；糖尿病人鞋；骨折患者临时鞋；滑雪靴内壳；溜冰场租用快速个性化鞋；脚蹼；直接固定在自行车踏板上自行车鞋；；以及脚的形状异常的人的鞋。
除了脚之外，本发明的概念可以被扩展用于支撑肘部、膝盖和甚至底部等，以提供不仅舒适而且能够进行保护的功能。
示例
图5(i)示出了本发明的可模制鞋或鞋插入件的实施例。加热至略高于体温(例如，45℃)时，鞋变软并且具有高弹性。因此，用户可以以与穿着弹性袜子完美配合的方式相同的方式轻松地佩戴该鞋。冷却回体温后，材料变得稍微硬一些，但仍然有弹性，足以舒适地行走。由于例如用户脚的轻微形状差异，例如在清晨和下午之间，因此每次重新安装都需要重新加热，鞋子可以重新加热至45℃以便重新使用/重新安装。图5(ii)也是上述可模制鞋或鞋插入件的实施例。在图5(iia)中，顶部的袜子通过用一层低流动指数的热塑性聚氨酯来涂覆该袜子进行了更改，而底部是用于进行比较的原始袜子。低流动指数，例如约3g/10分钟到20克/10分钟，是确保材料受到应力而不是重力时才会“流动”。当将薄层涂覆到该袜子上时，与正常的袜子不同的是，该袜子可以在编制温度下变形后会保持脚的形状，而不是缩小到原始尺寸。加热至约60℃后，热塑性聚氨酯变软，以及袜子被改变。当经改变的袜子冷却到略高于体温时，热塑性聚氨酯仍然可以被模制。因此，经改变的袜子可以作为可模制鞋或鞋插入件而被方便地穿戴。几分钟后，热塑性聚氨酯变得完全结晶，因此袜子变得稍硬，因此其弹性比原始袜子(硬度范围应该在0.001至0.5gpa左右)的弹性要小，但是对于用户四处走动仍然是足够灵活的(图5(iib))。袜子即使在脱掉后也能保持新的形状(图5iic)。只有在加热软化热塑性聚氨酯后，袜子才会恢复其原始形状，随后可以重新使用。
本发明还考虑使用复合材料，诸如，eva/tpu混合物、eva/pcl(聚己内酯)混合物、硅树脂/tpu混合物、硅树脂/pcl混合物、硅树脂/熔化胶。玻璃/碳纤维材料可用于加固。尽管根据一些实施例的一些形状记忆材料可以被加热到45℃至80℃，但是对于诸如基于pcl的聚合物之类的一些其它材料而言，即使冷却至室温人们也可以穿戴它，因为这样的材料即使在室温下也需要非常长的时间才能变硬。
诸如pcl和tpu之类的材料具有较高的溶化温度(超过60℃)，但是在体温或者低于体温的情况下完全结晶需要长达10分钟。因此，由它们制成的形状记忆聚合材料可以被加热到它们的熔化温度，然后在室温下“穿戴”。
可以使用泡沫和固体聚合物材料二者。
从制造和物流的观点出发，由于这种可模制鞋或鞋插入件不具有特定的尺寸，并且在右侧或左侧也没有进行区分，因此可大大减少资本投入和制造和储存方面的努力。另一方面，从客户的角度来看，现在每一只鞋子都保证适合任何一只脚，而不是试图找到合适的鞋子尺寸，现在每一只鞋子都保证适合任何一只脚。
在图5(ii)中，袜子用作弹性组分，热塑性聚氨酯用作转变组分。固定临时形状的过程传统上称为编制，而加热以返回原始形状的过程称为形状恢复。
材料、热分析以及样品制备
在本研究中研究的材料是厚度约5.6mm，孔隙率约为15％的商业eva泡沫。图6显示了该泡沫板的横截面和扫描电子显微镜(sem)下的放大图。从eva板切出用于热机械测试的样品。
使用ta仪器(纽卡斯尔、德国、美国)q200dsc在0℃至100℃之间以5℃/分钟的加热/冷却速率(在氮气环境下)进行差示扫描量热仪(dsc)测试。如图7所示，该eva有两个转变。玻璃化转变发生在约55℃，而熔化和结晶分别在80℃和65℃下进行加热和冷却来实现。在诸如舒适的可模制鞋或鞋插入件的应用中，在约50℃和60℃之间的玻璃化转变(图7的插图)是有利的，因为这样的介于50℃至60℃之间温度范围适合于人体。任何高于60℃的温度可能会使用户感觉太热而无法进行穿戴(因此不能持续很长时间)。
按照astmd638标准(iv型)，从eva泡沫体中切出哑铃状样品(如图8所示)和小矩形样品(25×20mm)分别进行单轴拉伸试验和压缩试验。除非另有说明，本研究中使用的应力和应变分别用于工程应力和工程应变。工程应变/应力与工程应用相关，而不是基础(用于理论研究和仿真等)。
实验及结果
为了确定材料是否可以用于可模制鞋或鞋插入件，在不同的编制温度下进行单轴拉伸和单轴压缩。此外，进行室温循环试验以揭示在编制/不编制的情况下材料是否仍然具有高舒适度的优异的弹性。
单轴拉伸试验
使用具有集成温度可控室的intron(norwood，ma，usa)5565测试系统进行单轴拉伸试验。在所有试验中，加载和卸载均采用10-3/s的恒定应变率。
在本研究中应用的典型的热响应sme周期包括两个过程，即编制和恢复，具有四个主要步骤(a-d)，如图9所示。
在步骤(a)中，在研究中玻璃化转变温度范围内的给定测试(编制)温度下拉伸至规定的最大应变(εm)后，将样品冷却至室温(约22℃)保持最大应变并随后卸载(步骤b)。所得到的残余应变由ε1表示。这是编制的第一个过程。在下一个恢复过程中，在将所施加的约束去除之后，由于蠕变，样品可能在室温下略微恢复(c)，因此残余应变降至ε2。最后，将样品加热至略高于(小于5℃)先前编制温度5分钟(步骤d)，剩余应变表示为ε3。请注意，仅在室温下形变成至高应变的样品中才能观察到eva泡沫中的显著蠕变。因此，除非在室温下进行编制，否则对于其他编制温度而言，
图10使出了eva样品的三个典型应力-应变关系，它们在三个不同温度，即，50℃、55℃以及60℃下预拉伸至最大编制应变的30％。可以看出，在最低温度(50℃，虚线)下预拉伸的样品的残余应变最低(22.6％)。在最高温度为60℃的预拉伸样品(灰线)中发现最大残留应变为约27.4％。由于该材料的玻璃化转变温度介于50℃～60℃之间，因此本实验证实了这种材料在上述温度范围内的形状固定率。
参见图9。即时形状固定率
以及形状恢复率(rr)可以定义为，
在随后的恢复过程中，将样品加热至比其各自的预拉伸温度要低5℃以上的温度达5分钟。发现所有样品都能够完全恢复其原始形状。
图11示出了在50℃、55℃和60℃下分别拉伸至最大应变80％时的三种典型的应力-应变曲线。观察到显示出与图10中相同的趋势，但残余应变要高得多(约70％)。除了小变形(30％)外，还应考虑到大变形(80％)的情况，因为用户在本应用中也可能经历大的变形。因此，还应研究大变形后的形状固定率和形状恢复率。
加热至比其相应的预拉伸温度要低5℃以上达5分钟之后，所有样品能够几乎完全恢复其原始形状。下面详细讨论了单个拉伸和单轴压缩(下文提到)样品在一个单个sme循环中的形状固定率和形状恢复率。
图12显示了在具有预拉/不具有预拉伸的样品中，在室温下的环状单轴拉伸中的应力-应变关系。在60℃下进行了预拉伸至至30％的最大应变或80％的最大应变。注意，为了简单起见，在这里，工程应变的计算基于每个单独测试中的标距长度。进行5个循环，10％、20％、30％、40％和50％的最大编制应变(以递增顺序)。在所有样品的最后一个循环中，卸载之前存在5分钟的持续时间。
具有30％和80％预拉伸的样品的应力-应变曲线显示出：在每个循环中卸载后的残余应变几乎与未进行预拉伸的样品相同。另一方面，观察到30％预拉伸样品与原始样品之间的差异小。在每个循环中卸载后有一些显著的残余应变。此外，随着负载最大应变的增加，相应的残余应变增加。然而，观察到在卸载后10分钟，残余应变可以被大大地去除。
因此，可以理解，在室温下，具有预拉伸的泡沫或不具有预拉伸的泡沫可以被认为具有有限的弹性粘度的较大弹性。应该指出的是，如预期的那样，具有30％预拉伸的样品的应力-应变曲线仅略高于未预拉伸的样品的应力-应变曲线，具有80％预拉伸的样品似乎是更硬。此外，具有较高预拉伸的样品中较大的滞后指示在加载/卸载循环中的更高的能量耗散。似乎预拉伸应变(至少高达30％)的影响对泡沫的机械响应没有显著影响。
单轴压缩试验
矩形样品用于一系列单个和循环的单轴压缩试验。使用与上述单轴拉伸试验中提到的相同的试验机器和参数。三个样品在三个不同温度(即，50℃，55℃和60℃)下压缩了30％，然后保持冷却至室温最后卸载。图13显示了这三个样本在编制过程中的应力-应变关系。可以看出，与单轴拉伸一样，在最高温度60℃下测试的样品具有最大残余应变约为30％，而在最低温度为50℃下测试的样品具有最小的残余应变约为25％。随后，将这三个样品加热至略高于它们各自编制温度达5分钟，以加热诱导的形状恢复。观察到所有残余的一步应变都非常小。还进行了80％预压缩试验。它们的应力与应变关系如图14所示。通常，残余应变为75％左右，并且遵循与上述相同的趋势，即，更高的编制温度导致更大的残余应变。在进行了压缩到80％的编制之后，如前所述，将样品加热至略高于其可重写编制温度达5分钟。之后，测量所有样品的厚度。发现所有样品中剩余的应变约为40％。
图15给出了在具有预压缩/不具有预压缩的样品在室温下的三次循环压缩试验中的应力-应变关系。如前所述，在60℃下产生具有30％或80％的最大编制应变的预压缩。在循环中，所有样品都应用了三种最大编制程序，分别为15％，30％和45％(按递增顺序)。在每个循环结束时，在所有样品中没有观察到显著的残留应变，这表明在预压缩样品和原始样品中都表现出优异的弹性响应。
与图12中的单轴拉伸不同，图15显示出：虽然30％预压缩样品的应力-应变曲线非常接近于没有预压缩(与单轴拉伸相同)的样品，但是80％的预压缩样本比被压缩至20％以上的应变之后的预压缩样本显然要更硬。
形状固定率和形状恢复率
虽然形状固定率是衡量一件舒适配合鞋如何适应特定脚的轮廓的方式，但形状恢复率显示了一件舒适配合鞋在下一轮舒适配合中恢复期原始尺寸的能力。图16中绘制了单轴拉伸和单轴压缩均在两种不同的30％和80％的应变的情况下下形状固定率随编制温度的变化。
可以看出，在所有的测试中，形状固定率都超过75％。通常：
-更高的编制温度总是导致更高的形状固定率，由此较高的形状固定率对于鞋保持临时形状以确保更舒适而言是理想的。不考虑弹性变形，形状固定率越高，鞋子可以保持变形的形状越好。完美的比例是100％，这意味着材料可以保持与用户脚形完全相同的形状。实际上，任何高于75％的比例都可以被认为适用于这一应用。
然而，例如超过60℃的高温，对许多人来说可能是难以忍受的。
-压缩情况下的形状固定率通常高于拉伸情况下的形状固定率；
-更高的最大编制应变对增加形状固定率更有效，但这在更高的编制温度下不适用。
图17显示了在单轴拉伸和单轴压缩为30％和80％的最大编制应变下的形状恢复率随编制温度的变化。显然，虽然通过压缩至80％的最大编制应变的所有经编制的样品中观察到了不良形状恢复(仅在40％至55％之间)，但所有其余样品具有非常高的形状恢复率。特别地，所有30％拉伸的样品中的形状恢复率为100％。因此，可以得出结论：
-形状恢复率或多或少与编制温度无关；
-更高的形状恢复率导致具有较低编制应变的样品；
-只有在通过过压缩的经编制的样品中，形状恢复才是坏的。
长期压缩的影响
在使用过程中，体重通常可以连续施加数小时。如图18(a)所示，使用两个夹子在室温下压制一块eva泡沫(图18b)。80分钟后，取出一个夹子(图18c1)，另一个夹子被施加115个小时(图18d1)。80小时的夹紧后的凹痕主要在40小时后恢复(图18c2)，而115小时夹紧后的凹痕在23天后仍然可见(图18d4)，这只有在沸水中加热后才消失(图18e)。为了准确的鉴别，我们采取了相当极端的调查，其中，一小块eva泡沫首先被压缩到0.329mpa的最大应力，这应该是正常年轻人的最大脚压，然后将其保持24小时，然后取出。
图19(a)(黑线)绘制了整个测试期间样品的应力-应变关系。我们可以看出，当加载到0.329mpa时，记录有约64％的压缩应变。在随后的24小时内，压缩应变逐渐增加至80％。卸载后，残余应变为74％。为了进行比较，在另一个试验中，施加的最大压缩应力减少了一半为0.1645mpa。图19(a)以灰色绘制出所得到的应力与应变曲线。可以看出，尽管施加的应力减半，但是观察到更多的蠕变诱导应变(约10％以上)，同时发现在卸载之后具有更多的应变恢复(约4％)。图19(b)绘制了整个加载/卸载过程中应变和应力的演变与时间的关系。看来在加载保持期内，应变增加逐渐变得越来越小。约15小时(关于0.329mpa)或18.5小时(关于0.1645mpa)实际上没有更多的应变增加。如预期的那样，较高的施加应力需要较少的时间来稳定蠕变应变。在下一步骤中，将两个样品在室温下放置空气120小时，每24小时记录一次。最后，将样品加热至60℃达10分钟。相应的形状恢复率被计算并且绘制在图20中。我们可以看到，两个样品的形状恢复率与时间的曲线大致相同。随着时间的推移，形状恢复速度逐渐降低。在室温下空气中经过120小时后，两者都有大约85％的恢复率。进一步加热至60℃达10分钟，得到0.1645mpa的完全形状恢复。
因此，应该合理地得出结论，这种eva泡沫适合于合理的长时间佩戴。经过长时间穿戴在室温下，其优良的加热敏感型sme会不存在。根据图10、图11以及图13、图14，在高温下，eva泡沫是柔软的并且可以被拉伸或压缩30％或更多。因此，由这种泡沫制成的鞋子应该易于穿戴，同时确保舒适的配合。如图16所示，单轴拉伸和压缩中相应的形状固定率都很高，使得泡沫能够大部分地维持所编制的形状。因此，由这种泡沫制成的鞋的临时形状能够在“编制”之后大大地保持个性化的形状。即使在单轴拉伸或单轴压缩下被编制为80％的应变，泡沫在室温下仍然具有高弹性，如图12和图15所示，其表明：这种柔软的鞋子仍然具有弹性，甚至被拉伸至50％或压缩45％。因此，一只制备好的个性化鞋不仅容易脱掉和穿上，而且还可以舒适地穿着。室温下的高弹性也意味着即使在编制之后，鞋子能够在短期到中期的装载时限的情况下大多地保持个性化形状。对于长时间的负载，这种泡沫会发生蠕变(图18和图19)，但是由于蠕变引起的大部分变形都可以自动恢复，即使没有加热也可以自动恢复(图20)。可以加热至高达60℃，以诱导几乎完全的形状恢复。
在图17中观察到优异的加热诱导形状恢复，除了80％的压缩泡沫之外。形状恢复困难背后的可能原因是泡沫在高温下过度压缩。消除这个问题的一个可能的办法是减少eva泡沫塑料的变形。理论上，对于相同的压缩负载，随着材料的刚度的增加，相应的变形相应减小。对于这种eva泡沫，其刚度可以通过降低其孔隙率而容易地增加。
根据图16，所有测试中形状固定率的最佳结果总是在60℃的编制温度下获得，其温度比舒适温度高15℃。因此，该eva的玻璃化转变温度应稍微降低。
eva泡沫的一系列实验的结果表明：这种泡沫能够满足舒适配合的大多数要求，特别是对于可模制鞋。它在高温和低温下都具有很高的弹性，因此可以方便地进行编制，以进行愉快地配合和使用。
在编制后，可以大大保持定制形状。除非在高温下被过度压缩，否则通常会有良好的sme形状恢复和后续再利用。
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