专利名称：可逆联接机构的制作方法
可逆联接W勾
本公开内容一般地涉及可松开的联接才/U勾，其用于将在控制条件下分开 或松开的装置或结构的组件固定、夹持、或闭锁在一起。
钩环扣型紧固件以及钮节和空腔型紧固件是众所周知的，且通常用于连 接彼此可分开的两个构件。这些类型的紧固件通常具有置于相对的构件表面 上的两个组件。 一个组件典型地包括至少一个突起，即钮节或吊钩，同时另 一组件典型地包括尺寸设计成摩擦配合钮节的空腔或者配置用来揍合吊钩 的材料环。将两个组件一起按压时，它们互锁以形成可松开的接合。通过该 结合产生的所获连接相对抗剪切力和拉力，且撕裂强度方面不足。由此，将 一个组件与另一组件脱离，可以用于以最小作用力将组件分开。如本文中所 使用的那样，术语"剪切"表示由导致或者倾向于导致物体的两个邻接部件 彼此相对地在平行于它们的接触面的方向上滑动的作用力产生的作用或应 力。术语"拉力"表示由导致或者倾向于导致物体的两个邻接部件彼此相对 地在垂直于它们的接触面的方向上运动的作用力产生的作用或应力。
用于这些系统的剪切和拉开力通常是有限的。例如，必须小心地考虑现 有钮节和空腔紧固件的尺寸以容许固定和分离二者。由于将钮节部分在空腔
内压配合以实现4給，对于这些固定系统来it^加的拉开和剪切力将限制为 与将钮节从空腔中拉开或切变相关的摩擦力，或者使钮节在物理上充分变形 使得其将通过空腔入口配合/退出所需的力水平。由此，实现分离的各种力 将接近或者甚至大大超过用于4妄合的那些力。钩环扣型紧固件是类似的，虽 然多个采用环材料接合的吊钩将共同提供相对更高的剪切力和拉开力。
期望选择地提高旨在使紧固件系统保持固定时的剪切力和卸下力，且选 择地降^^进行分离时的剪切力和卸下列以使实现分离所必须的力最小化。
发明概述
本文中公开了可^^开的紧固件系统。 一种实施方式中，该紧固件系统包 括具有规定和刚性形状的空腔部分；至少部分由增强的聚合物形成的钮节 部分，其中该增强的聚合物包括选择的在温度升高时初4成性能降低的聚合物
5和填料；和连接于钮节部分的激活装置，该激活装置能够操作以选择地提供激活信号和改变钮节部分的挠曲模量以降低剪切力和/或拉开力。固定紧固件的方法包括激活包含聚合物和填料材料的增强的聚合物突 起，并改变模量性能；将激活的增强的聚合物突起压配合到空腔部分中，使 得突起接近空腔部分的形状；和使增强的聚合物减活以锁住形状和实现突起 与空腔部分的^^。限制平面内运动的方法包括将其上具有至少 一个突起的表面插入空 腔，其中该突起至少部分是由包含聚合物和填料材料的增强的聚合物形成 的，和该空腔包括具有至少两个间隔开且由双压电晶片材料形成的直线条的 顶壁与底壁，其中条之间的间距大小有效地限制插入时突起沿着平面的运 动；和激活双压电晶片材料，使得直线条呈有效松开该突起的曲线形状。如下附图和详细描述举例说明了上述和其它特征。
现在参照附图，其为示例性实施方式且其中相同元件编号相同 图1为可松开的固定系统的横断面视图，其中将可松开的固定系统^^ 和分开；图2为图1的可松开的固定系统的透视图，其中将可松开的固定系统分开；图3为适用于的可松开的紧固件系统的空腔部分的横断面视图，依据本 公开内容的实施方式；图4阐述了显示用于可松开的紧固件系统的突起的各种几何形状的透视 图，依据^/^开内容的实施方式；图5阐述了适用于可松开的紧固件系统的双压电晶片空腔，依据;^^开 内容的另一实施方式；图6阐述了适用于可松开的紧固件系统的突起，依据^^开内容的另一 实施方式；图7阐述了用于可松开的紧固件系统的压电双压电晶片，依据^/>开内 容的另一实施方式。发明详述依据^^>开内容的 一种实施方式，可松开的固定系统包括使用具有显著依赖于温度的模量的热塑性或热固性材料。
一种实施方式中，增强的材料包 括嵌入热塑性或热周性聚合物基质之内的纤维或片晶(本文中也称作"填 料")。其它实施方式中，在热塑性或热固性材料的外表面上设置涂层。预 期相对于未增强的可松开的紧固件，抗拉开性增加约10 100倍以上且范围为0.7 7MPa。同样，加热时拉开力可以降低约10~100倍。另外，对于甚 至更高的拉开力(范围为5 ~ 50MPa)也描述了固定的对准互联。存在多种可以用于本公开内容的适宜的热塑性或热固性初3十，其显示在 施加适宜激活信号如温度变化时对模量的显著依赖性。特别适当的是形状记 忆聚合物。形状记忆聚合物可以是热敏性的(即，热激活信号导致性能变化)、 光敏性的(即，基于光的激活信号导致性能变化)、湿度敏感性的(即，液体 激活信号如湿度、水蒸汽、或水导致性能变化)，或者包含前述中至少一种 的组合。已发现，使用增强的SMP材料提供了当紧固件旨在保持固定时大于 1兆帕(MPa)的拉开力，和当紧固件系统置于可以将其有意地分开的状态时显 著降低的力。虽然公开了形状记忆聚合物，但是它们的使用是示例性的，且 本领域技术人员应认识且理解可以采用机械性能随温度升高而显著降低的 任意聚合物。 一种实施方式中，由于在相对窄的温度范围内发生转变而采用 SMP材料。由此，可以更容易地控制且由此使操作温度范围最大化。通常，SMP是相分离的共聚物，包含至少两种不同单元，其可以描述于 聚合物之内的定义不同片段，每个片段对于SMP的整体性能提供不同贡献。 如本文中使用的那样，术语"片段"表示共聚以形成SMP的相同或相似单体 或低聚物单元的嵌段、接枝、或序列。每个片段可以是结晶或无定形的，且 分别具有相应的熔点或玻璃化转变温度(Tg)。本文中使用的术语"热转变温 度"为了简化一般地表示为Tg或炫点，取决于该片段是无定形片段或是结 晶片段。对于含(n)个片段的SMP，就是说该SMP具有一个硬片段和(n-1)个 软片段，其中该硬片段具有比任意软片段更高的热转变温度。由此，SMP具 有(n)个热转变温度。硬片段的热转变温度称作"最后转变温度，，，且所谓 "最软"片段的最低热转变温度称作"最初转变温度"。重点指出的是，如 SMP具有多个特征为相同热转变温度(其也是最后转变温>1)的片段，那么就 是说该SMP具有多个硬片段。将SMP在高于最后转变温度下加热时，可以将该SMP材料成型。可以设 定用于该SMP的永久形状，或者通过随后在低于该温度下使SMP冷却来记忆 该形状。如本文中使用的那样，术语"初始形状"、"预先定义的形状，，、7和"永久形状，，是同义词且旨在可交换地使用。可以通过将材料力。热到高于 任意软片段的热转变温度但仍低于最后转变温度的温度，施加外应力或负荷
以使SMP变形，并随后在低于软片段的特定热转变温度下冷却，设定临时形状。
可以通过在高于软片段的特定热转变温度但仍低于最后转变温度下加
热该材料，同时撤除应力或负荷，恢复永久形状。由此确定的是，通itl且合 多个软片段能够显示多个临时形状，且采用多个硬片段能够显示多个永久形 状。同样采用层状或复合途径，多个SMP的组合将显示在多个临时与永久形 状之间的转变。也要指出的是，可以依据如前所示的SMP组成来使用其它刺 激，例如光刺激、湿度刺激、凝:波加热等。为了简化，本文中的讨论将关注 于热激活，但是，本领域技术人员将理解，其它刺激可以产生类似结果且旨 在包含在本发明范围之内。
对于仅具有两个片段的SMP，在最初转变温度下设定形状记忆聚合物的 临时形状，随后冷却该SMP，同时在负荷下，以锁住该临时形状。只要该SMP 保持低于最初转变温度，就能保持该临时形状。使该SMP再次高于最初转变 温度时恢复永久形状。重复加热、成形、和冷却步骤可以重复地再次设定临 时形状。
大多数SMP显示"单向"作用，其中该SMP显示一个永久形状。无应力 或负荷下将形状记忆聚合物加热高于软片段热转变温度时，实现永久形状且 不-使用外力时该形状将不会恢复为临时形状。
作为替换，可以制备一些形状记忆聚合物组合物以显示"双向"作用， 其中该SMP显示两个永久形状。这些体系包括至少两种聚合物组分。例如， 一种组分可以是第一交联的聚合物，同时另一组分为不同交联的聚合物。组 分通过层技术组合，或者是互穿网络，其中两种聚合物组分交联但彼此之间 交联。通过改变温度，形状记忆聚合物在第一永久形状或第二永久形状的方 向上改变其形。每种永久形状属于该SMP的一种组分。在感兴趣的温度间隔 内一种组分("组分A")的枳4成性能几乎与温度无关的事实导致整体形状的 温度依赖性。在感兴趣的温度间隔内另一种组分("组分B")的机械性能是 温度依赖性的。 一种实施方式中，组分B相对于组分A在低温下变得更强， 同时组分A在高温下更强且决定实际形状。可以通过设定组分A的永久形状 ("第一永久形状")、使装置变形为组分B的永久形状("第二永久形状")、 和在施加应力下固定组分B的永久形状，制得双向记忆装置。
8够使SMP成形为多种不同形式和形状。加工 组合物和聚合物自身的结构容许对于期望的应用选择特定温度。例如，依据 特定应用，最后转变温度可以为约(TC 约30(TC或更高。用于形状恢复的 温度(即软片段热转变温>1)可以高于或等于约-30。C。用于形状恢复的另一 温度可以高于或等于约2(TC。用于形状恢复的另一温度可以高于或等于约 70°C。用于形状恢复的另一温度可以低于或等于约25(TC。用于形状恢复的 仍另一温度可以低于或等于约20(TC。最后，用于形状恢复的另一温度可以 低于或等于约180°C。
用于SMP的适宜聚合物包括热塑性、热固性、互穿网络、半互穿网络、 或混合网络的聚合物。该聚合物可以是单一聚合物或者聚合物的共混物。该
S成形;犬记忆聚合物的i宜聚合物组分包括、但i非限i于，聚磷腈、聚(氯 乙烯)、聚酰胺、聚酯酰胺、聚CtJJC)、聚酸酐、聚石灰酸酯、聚丙烯酸酯、
聚链烯烃、聚丙烯酰胺、聚亚烷基二醇、聚环氧烷烃、聚对苯二曱酸亚烷基 酯、聚原酸酯、聚乙烯基醚、聚乙烯基酯、聚乙烯基囟化物、聚酯、聚交酯、 聚乙交酯、聚硅氧烷、聚氨酯、聚醚、聚醚酰胺、聚醚酯、聚苯乙烯、聚丙 烯、聚乙烯基苯酚、聚乙烯基p比咯烷酮、氯化聚丁烯、聚(十八烷基乙烯基 醚)乙烯乙酸亚乙酯、聚乙烯、聚(环氧乙烷)-聚(对笨二甲酸乙二醇酯)、聚 乙烯/尼龙(接枝共聚物)、聚己内酯-聚酰胺(嵌段共聚物)、聚(己内酯)二曱 基丙烯酸酯-丙烯酸正丁酯、聚(降冰片烯-多面体低聚倍半硅氧烷)、聚氯乙 烯、脲烷/丁二烯共聚物、聚氨酯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段 共聚物等，和包含前述聚合物组分中的至少一种的组合。适宜聚丙烯酸酯的 实例包括聚(曱基丙烯酸甲酯)、聚(曱基丙烯酸乙酯)、聚(曱基丙烯酸丁酯)、 聚(曱基丙烯酸异丁酯)、聚(曱基丙烯酸己酯)、聚(甲基丙烯酸异癸酯)、聚 (曱基丙烯酸月桂酯)、聚(曱基丙烯酸苯酯)、聚(丙烯酸曱酯)、聚(丙烯酸
异丙酯)、聚(丙烯酸异丁酉旨)和聚(丙烯酸十八烷基酯)。用于形成上述SMP 中各种片段的聚合物可商购获得，或者可以采用常规化学方法来合成。本领 域技术人员可以利用已知化学方法和处理技术容易地制备聚合物，无需过度 实验。
可以使用填料(即纤维和/或片晶)以离散或M方式增强形状记忆聚合 物。 一种实施方式中，可以将赋予导电性或导热性的填料加到形状记忆聚合 物中。适宜导热填料的实例为金属粉、金属片、金属纤维、碾碎的金属纤维、
9氧化铝、石墨、氮化硼、氮化铝、表面处理的或涂覆的氮化铝、涂覆珪石的 氮化铝、碳纳米管、碳纤维和碾碎的碳纤维、碳化硅等，或者包含前述添加 剂中的至少一种的组合。
适宜导电填料的实例为金属粉、金属片、金属纤维、碾碎的金属纤维、 涂覆金属的合成纤维、涂覆金属的玻璃珠、涂覆金属的中空球体、石墨、碳 纳米管、气相生长的碳纤维、碳纤维和碾碎的碳纤维、涂覆碳的合成纤维、 巴克球、电激活聚合物、掺杂锑的氧化锡、导电金属氧化物如铟锡氧化物、 叔铵盐化合物、炭黑、焦炭等，或者包含前述导电添加剂中的至少一种的组 合。
这些填料可以以有效获得期望的性能的浓度加到涂料组合物中。可以用 于控制介电常数的其它填料是众所周知的。实例包括各种金属氧化物、金属 粉、金属纤维、微球等，或者包含前述添加剂中的至少一种的组合。
仍进一步，可以配置加强筋以影响对于一些应用来说可以期望的摩擦和
磨损性能。例如，可以在SMP外表面上沉积光语纤维外层(即表面涂层)，以
通过减轻使用期间摩擦或振动的影响而改善寿命，否则其可以导致边缘处的 刨削或切割。也可以提供和配置表面涂层以影响传热、美容外观、水吸收、 抗腐蚀性，而不影响期望的连接性能。另外，表面涂层可以增强拉开强度或 者，相反地减轻连接的去除。本领域技术人员可以采用已知处理技术容易地 制备增强的形状记忆聚合物，无需过度实验，例如注塑、挤出、层压、喷涂等。
示例地，图1阐述了钮节和空腔型紧固件系统， 一般地标明为参考数字
10。钮节部分12包括具有至少一个从其中延伸的"尖锐，，突起16的表面 14,含有由增强的SMP制成的至少一部分(这种实施方式中，纤维和/或片晶 在聚合物基质之内JL4示为参考数字18)。应当指出的是，突起几何形状并 非限定于此。例如，突起可以采取吊钩、钮扣、如所示的凸起条等的形式。 优选地，钮节部分12包括内部空间20,其容许改进或裁剪用于有效4^的 压力以满足具体要求。
空腔部分22包括勤出壁24，其中侧壁26从该壁中延伸。限制壁28从 侧壁中延伸且设置其在接合期间限制钮节部分12。 一种实施方式中，该空腔 部分是由非常坚硬的材料形成的。适应于制造空腔部分材料的材料包括挤出 的金属如铝、钢材、铁等，或者热塑性材料如聚丙烯、聚乙烯、聚酖胺、聚 酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、缩醛、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯醚、聚氨酯、聚砜、勤十苯撑对苯二曱酰胺、金属、陶瓷等。这些材料可以用于利用相对 刚性和坚硬的材料的其它实施方式中。例如，当空腔部分包括由增强的SMP 形成的一部分时，钮节部分可以是由相同材料形成的。
空腔几何形状使得将两个表面一起按压导致尖锐突起12在一个表面上 与空腔22接合且在另一表面上形成在剪切和拉开方面牢固的连接。将钮节 部分12在空腔22内按压之前和之中，可以期望地采用适宜激活装置30激 活增强的SMP部分。随后将增强的SMP部分冷却同时保持压力，由此使得钮 节部分12在招t去压力时〗呆持空腔部分22的形状。有益地，纤维和/或片晶 的使用增强了冷却时的4給。即，由此通过提供更牢固的连接而增加了吸持 力。例如，增强的SMP材料的使用相对于未增强的SMP材料显著提高了石M 和抗剪强度。
通过将含增强的SMP的突起12的温度升高到足以显著降低它们的石嫂 和/或容许它们在负荷下回复为对于它们的更高温度相预先设定的显著更小 的互锁几何形状，实现两个表面的i^巨离分离。石M和/或更小互联几何形 状的变化的这种显著增加，将显著降低将两个表面吸持在一起的接合力且容 许它们在垂直于表面的方向上剥落、剪切、或是拉开时容易地彼此分开。分 离之后，将激活表面冷却或者使其冷却，由此恢复其预先设定的形状和准备 再次齢。
虽然参考了如上所讨论的热激活，但是一些形状记忆聚合物可以随光刺 激、湿度等而发生模量变化。这些材料尽管采用不同激活信号，但是仍以类 似于如上关于热激活所讨论的方式起作用。
另一实施方式中，空腔部分22是由增强的形状记忆聚合物材料形成， 但是4丑节部分12是由相对刚性和固定尺寸的材料形成的。仍进一步，其它 实施方式中，空腔部分22可以进一步包括由增强的形状记忆聚合物材料形 成的衬里32，如图3中所示。这样，可以进一步控制与4妻合和分离相关的力。 还应当指出的是，可松开的紧固件可以在一个衬底上提供的多个突起和在另 一衬底上提供的相应空腔。替换地，可以在二者衬底上提供空腔和突起的混 合物，其中每个衬底的空腔和钮节部分是互补的。接合期间，按压时增强的 形状记忆部分将紧密地接近钮节部分的形状紧靠衬里32 。
仍进一步，其它实施方式中，钮节部分12可以包括由增强的形状记忆 聚合物材料形成的均匀或可变厚度的外层或部件。接合期间，按压且加入其 中时增强的形状记忆部分将紧密地4妻近空腔部分的形状。
ii另一实施方式中，配置该可松开的紧固件，其中^U^三个尺寸中的一个或两个中(即在直线或平面中但不垂直于该直线或平面)限制"连接"表面的相对运动。关于这一点的详细描述，存在许多应用，其中期望4又在一个方向上的抗正交力性能、抗剪切性能，或者仅在两个但并非全部三个方向上的抗
运动性能。作为后者的实例，可以将增强的SMP突起(例如钮节)成形为例如一个表面上呈短圆柱体和另一表面上呈相应的空腔。选^t奪地激活增强的SMP突起可以用于帮助在相应空腔内的对准。随后增强的形状记忆聚合物的冷却将相对剪切运动锁住表面，但是再次软化可以用于容许滑动松开。相反排列也将在一对表面(其一具有SMP衬里的空腔且另一具有刚性钮节)方面具有感兴趣的性能。例如，可以加热空腔的衬里以显著降低滑动/剪切力/横向松开，由此容许两个表面自然地寻找使势能最小化的对准，即如果^t式相当致密时突起和凹槽将实际上自配合，且将配合元件软化时松开的能量输入正好是将表面充分分开以容许钮节通过孔所需的能量。作为二维限制的另一实例，鳩尾形缝连接将限制两个相交表面的平面中垂直于一个轴向和沿着该轴方面上的运动。
另 一实施方式中，配置可^Hf的紧固件系统以防止滑动位移同时保持垂直于平面或表面相对容易的4^和/或分离。该系统包括两个特定表面使第一表面成形为具有设计用于最佳地配合第二激活表面的、特定形状的、规则排列的突起，也就是使其成形为具有含双压电晶片结构的材料的、特定形状的行列，当给出指令时(该指令为电场、磁场、热场、离子交换等，作为适应于产生双压电晶片形变的激活材料，例如压电或介电弹性体、磁致伸缩材料、形状记忆材料、离子聚合物复合材料等)，其以容许突起从第一表面中与第二表面接合的方式可逆地变形。当使第二表面的变形颠倒时，第一表
面的突起将被俘获并防止平移。
许多双压电晶片结构可以在高频下激活。通过以高速率在第二激活表面中激活双压电晶片结构，可以相对于如果第二表面保持在两个静止配置中显著更容易地接合和分离第一表面和第二激活表面。第一表面上的突起可以更容易地发现在第二表面中行列之间的配合通道，因为通道中双压电晶片结构前后摆动。另外，当共振下操作时，双压电晶片结构的摆动幅度最大化且可以最佳地发生配合。
可以将如上所述的可松开的紧固件系统设计成可逆地将两个表面或结构在三维上一起牢固地夹持，如通常对该设备所期望的那样。也可以将该可
12松开的紧固件系统配置成更有效地滑动或剪切同时容许通it4垂直于表面的方向上牵拉的被动松开。例如，将具有第一表面的表面的区段置于采用第二表面制得的台上，可以容易地置于台上和采用垂直于台表面的很小力除
去；但是，该可松开的紧固件系统将阻止使区段在台表面上滑动。将需要拉
开力来克m^擦和一些枳4成^^，即使将第二表面激活使得去除力几乎消失。
用于第一表面的突起可以是多种几何形状的，特别地、但并非排除地，
是有助于互锁或钩住的那些。图4显示了各种突起34、 36、和38的简化描述。 一种实施方式中，形体尺寸是毫米级或更小，且密度和形状4吏得这些突起配合空腔部分22的空间且具有足够数量以在互锁时提供期望的强度。
图5中用于空腔部分50的双压电晶片结构描述为单个垂直线52、 54。当施加刺激场时，束状结构以规则i!4目对的方式变形，如镜像正弦曲线，如中间图中所示。 一种实施方式中，可以施加和激发压电片，使得每个束状结构与其相邻有180。相位差，由此定期形成最大开口距离。停止激发时，束状结构恢复到它们的直线位置并压缩和诱捕突起，例如如图1中所示的突起12。当在接近束状结构的共振频率的频率下发生i!U^时，可以提高开口距离，或者可以降低激活能。 一种实施方式中，模态振动以基于激发频率的规则间隔形成正弦曲线形状。
替换地，双压电晶片材料62如压电材料可以嵌入突起60中，如图6中所示。本文中使用的术语"压电材料"用于描述当施力口电压时机械变形(改变形状)、或者相反地当机械变形时产生电荷的材料。优选地，将压电材泮牛置于柔软金属条或陶资片上。虽然可以使用单压电晶片条，但是优选该条是双压电晶片条，因为双压电晶片通常相对于单压电晶片显示更大的位移。由于在外加电压下一个陶瓷元件将接触同时另 一个张开，双压电晶片相对于单压电晶片显示更大的位移。双压电晶片可以显示至多约20%的应变，但类似于单压电晶片，通常不能维持相对于单压电晶片整体尺寸的高负荷。
适宜的压电材料包括无机化合物、有机化合物、和金属。关于有机材料，所有分子之内具有非中心对称结构和主链或侧链、或者二者链上的大偶极矩基团的聚合物，可以用作用于压电膜的选择物。适宜聚合物的实例包括，例如，但并非限定于聚(4-苯乙烯磺酸钠)("PSS，')、聚S-119(聚(乙烯基胺)主链偶氮发色团)、和它们的衍生物；聚氟经，包括聚偏氟乙烯("PVDF")、其共聚物偏氟乙烯("VDF，，)、三氟乙烯(TrFE)、和它们的衍生物；聚氯烃，包括聚(氯乙烯)("PVC")、聚偏氯乙烯("PVC2")、和它们的衍生物;聚丙烯腈("PAN")、和它们的衍生物；聚羧酸,包括(甲基丙烯酸("PMA"))、和它们的衍生物； 、和它们的衍生物；聚氨酯("PUE")、和它们的衍生物；生物-聚合物分子如聚-L-乳酸和它们的衍生物、和膜蛋白质，以及磷酸酯生物分子；聚苯胺和它们的衍生物、和所有四胺衍生物；聚酰亚胺，包括Kapton分子和聚醚酰亚胺("PEI")、和它们的衍生物；所有膜聚合物；聚(N-乙烯基吡咯烷酮)("PVP")聚合物、和它们的衍生物、和无规PVP-共聚-乙酸乙烯酯("PVAc")共聚物；和所有主链或侧链中、或者主链和侧《连二者中具有偶极矩基团的芳族聚合物，及其混合物。
另外，压电材料可以包括Pt、 Pd、 Ni、 T、 Cr、 Fe、 Ag、 Au、 Cu、金属
合金及其混合物。这些压电材料也可以包括，例如，金属氧化物如Si02、 A1A、
Zr02、 Ti02、 SrTi03、 PbTiO" BaTi03、 Fe03、 Fe304、 ZnO、及其混合物，和第
VIA和IIB族化合物如CdSe、 CdS、 GaAs、 AgCaSe2、 ZnSe、 GaP、 InP、 ZnS及其混合物。
图7中显示了用于压电双压电晶片70的设计，其中束状结构具有实线矩形形状，且极化的压电片72为虚线正方形，+和-信号表示压电片的极性使得诱导优选的弯曲模。
虽然已参考了由压电材料形成的双压电晶片，但是本领域技术人员清楚，其它双压电晶片材料可以用于提供类似行为。例如，离子聚合物调节器如离子聚合物金属复合材料和导电聚合物由于导致穿过膜的膨胀的离子物质的迁移而本质上显示这种作用。双压电晶片也可以是基于磁致伸缩材料(通过^兹场激活)、形状记忆合金(通过热场激活)、和其它适宜排列用于对适宜刺激场反应的双压电晶片行为的材料。
该可杠Vf的紧固件系统可以用于可松开地将两个结构元件连接在一起
"。焊接的和粘结的"刚i生，，连接^供了固定的负荷路径。5另^,可以可松开的紧固件系统，使得无需能量源来保持连接的接合。能量即激活信号可以用于提供分离，由此使在可松开的紧固件系统的使用期间对能量源的沖击最小化。
有利地，本文中所述的可松开的紧固件系统是一 一 常通用的且可以用于多种不同应用，其可以获益于本文中提供的可逆的"更高负荷/力"连接技术。例如，在汽车工业中，该可松开的紧固件系统可以用于将自主(autonomy)(旅
14客吊艙)对接到滑板型底盘；连接内部组件(汽车座椅、行李箱、snugdown等)；汽车组件和整车的组装；坚硬/柔软动态结构元件以控制车辆的驾驶和操作(可以是对于路上/路外双重使用车辆、和/或对于军事测量来说非常重要的)；用于下车身高维护组件的灵巧连接；用于运输的连接-包括高架起重机、绞车；用于部件装船的顺从仍可靠的界面；组装模块-与车辆装配的才莫块途径一致；由可互换的结构单元制成的完全可定制的和/或可再配置的车辆；等等。示例性非机动车应用包括、但并非限定于模块运输系统。军事实例包括具有可从车辆中解开以提供命令/控制中心的模块元件的运输卡车，军队或民用隐蔽所；模块装曱系统；固定几何形状装甲列板(例如六边形、互锁元件)，使用高强度可逆的接合连接于车辆表面的外侧；等等。
另外，如本文中所使用的那样，术语"第一"、"第二"等并非表示任意次序或重要性，而是用于将一个元件与另一个区分开，且术语"这个(the)"、"一个(a)"和"一个(an)"并非表示数量限制，而是表示存在至少一个所提及的内容。另外，本文中公开的所有范围包括端点且可独立地组合。
虽然已参照示例性实施方式描述了^/>开内容，本领域技术人员将理解，可以进行各种变化且可以用等价物代替其要素，而不背离^^开内容的范围。另外，可以进行多种改进以使特定情形或材料适合于^^开内容的教导，而不背离其基本范围。由此，；^^开内容并非旨在限定于作为预期实施该公开内容的最佳方式而公开的特定实施方式，而是该公开内容将包括落入所附权利要求的范围之内的所有实施方式。
权利要求
1、一种可松开的紧固件系统，包括具有规定和刚性形状的空腔部分；至少部分由增强的聚合物形成的钮节部分，其中该增强的聚合物包括选择的在温度升高时机械性能降低的聚合物和填料；和连接于钮节部分的激活装置，该激活装置能够操作以选择性地提供激活信号和改变钮节部分的挠曲模量性能以降低剪切力和/或拉开力。
2、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该聚合物为形状记忆聚合物。
3、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该填料包括*于所述聚 合物之中的导电填料、导热填料、介电填料、及其混合物。
4、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该填料选自金属粉、金属 片、金属纤维、^5卒的金属纤维、涂覆金属的合成纤维、涂覆金属的玻璃珠、 涂覆金属的中空球体、氧化铝、石墨、碳纳米管、气相生长的碳纤维、碳纤 维和碾碎的碳纤维、涂覆碳的合成纤维、巴克球、电激活聚合物、掺杂锑的 氧化锡、导电金属氧化物如铟锡氧化物、叔铵盐化合物、炭黑、焦炭、氮化 硼、氮化铝、表面处理的或涂覆的氮化铝、涂覆珪石的氮化铝、碳化硅、及 其混合物。
5、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该填料包括选自各种金属 氧化物、金属粉、金属纤维、微球、及其混合物的介电材料。
6、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该填料均匀分布于所述聚 合物之中。1
7、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该填料离散分布于所述聚 合物之中。
8、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中将空腔和钮节部分置于一 个衬底之上或之内，且将补充的空腔和钮节部分置于第二衬底之上或之内。
9、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该空腔部分是由热塑性材 料、热固性材料、陶瓷、或金属形成的且M本上不可弯曲的。
10、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该空腔部分包括由增强的 聚合物形成的限制表面。
11、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该空腔部分包括由增强的 聚合物形成的衬里，且该钮节部分是由刚性材料形成的。
12、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该钮节部分含有由增强的 聚合物形成的表面层、区域或突起，且该空腔是由刚性材料形成的。
13、 权利要求l的可松开的紧固件系统，其中该空腔部分包括衬里，且该钮节部分含有表面层，二者均由增强的聚合物形成。
14、 一种固定紧固件的方法，该方法包括激活包含聚合物和填料材料的增强的聚合物突起，并改变模量性能； 将激活的增强的聚合物突起压配合到空腔部分中，使得突起接近空腔部 分的形状；和使增强的聚合物减活以锁住形状和实现突起与空腔部分的#^。
15、 权利要求14的方法，其中激活增强的聚合物包括，提供热刺激、 光刺激、微波刺激、湿度刺激、及其组合给增强的聚合物以实现模量性能的 变化。
16、 权利要求14的方法，进一步包括激活增强的聚合物以改变模量 性能，并从空腔部分中除去突起。
17、 权利要求14的方法，其中该聚合物为形状记忆聚合物。
18、 一种限制平面内运动的方法，该方法包括将其上具有至少一个突起的表面插入空腔，其中该突起至少部分是由包 含聚合物和填料材料的增强的聚合物形成的，和该空腔包括具有至少两个间 隔开且由双压电晶片材;扦形成的直线条的顶壁与底壁，其中条之间的间距大 小有效地限制插入时突起沿着平面的运动；和激活双压电晶片材料，使得直线条呈有效松开该突起的曲线形状。
19、 权利要求18的方法，其中该双压电晶片材料选自压电材料、离子 金属聚合物复合材料、和导电聚合物。
20、 权利要求18的方法，其中该增强的聚合物包括选自各种金属氧化 物、金属粉、金属纤维、微球、及其混合物的介电填料。
21 、权利要求18的方法，其中该填料材料选自金属粉、金属片、金属 纤维、碾碎的金属纤维、涂覆金属的合成纤维、涂覆金属的玻璃J朱、涂覆金 属的中空球体、氧化铝、石墨、碳纳米管、气相生长的碳纤维、碳纤维和碾 碎的碳纤维、涂覆碳的合成纤维、巴克球、电激活聚合物、掺杂锑的氧化锡、 导电金属氧化物如铟锡氧化物、4又铵盐化合物、炭黑、焦炭、氮化硼、氮化铝、表面处理的或涂覆的氮化铝、涂覆珪石的氮化铝、碳化硅、及其混合物。
22、权利要求18的方法，其中该聚合物为形状记忆聚合物。
全文摘要
机械互锁可松开的紧固件系统，包括用于形成互锁组件之一的增强的形状记忆聚合物。该增强的形状记忆聚合物包括纤维和/或片晶形式的填料材料。该填料可以包括导电填料、导热填料、介电填料、及其混合物。本文中还公开了使用该可松开的紧固件系统的方法。
文档编号H02N2/00GK101517882SQ200780033838
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月12日 优先权日2006年9月12日
发明者A·C·基夫, A·L·布劳内, N·L·约翰逊, W·巴沃萨-卡特 申请人:通用汽车环球科技运作公司