基于活性材料的隐蔽组件的制作方法

专利名称：基于活性材料的隐蔽组件的制作方法
技术领域：
本发明 一般涉及用于覆盖车辆部件的隐蔽组件，特别是具有
活性材料的隐蔽组件。
背景技术：
目前的车辆包括隐蔽构件。该隐蔽构件可以覆盖、隐藏和保 护车辆部件。此外，该隐蔽构件可以限制车辆部件的误操作，可以限制
进入并提供安全，提高车辆的空气动力学效率，并提高车辆的总体美观。目前的车辆包括经构造以隐蔽分开的车辆部件的隐蔽构件。 示例性的经构造以隐蔽分开的车辆部件的隐蔽构件包括用于用于灯(例 如头灯、雾灯、停车灯、车厢灯等)的罩子和内部隔室盖(例如杂物箱 盖和头顶控制台隔室盖)。目前的车辆还包括具有整合的隐蔽特征的车辆部件。示例性 的整合隐蔽部件包括把手(例如门把手、车尾行李箱把手、内部隔室把 手等)和输入装置(例如按钮和开关)。把手具有隐蔽特征，因为其设 置在凹入区域内，且几乎没有突出部分。同样地，输入装置也设置在凹 槽区域内，且几乎没有突出部分。目前隐蔽构件的相关问题是其难于设置在最小化的包装空间 中，包括数个机械部件，和提高车辆制造成本。此外，现有的机械和/ 或电隐蔽特征实际能妨碍该部件的预期功能。例如，设计用于隐蔽的把 手可能比不设计用于隐蔽的把手更难操作。因此，存在对用于隐蔽车辆部件的改进装置的需求。

发明内容
在此公开了依照示例性实施方案的活性材料基隐蔽组件(也 即，基于活性材料的隐蔽组件)。在一种实施方案中，隐蔽组件包括 部件；经构造以具有第一形式(a first form )和第二形式(a second form ) 的构件，其中该第一形式经构造以隐蔽该部件，且第二形式经构造以暴 露该部件，由此使该部件可进行应用、显现或起作用；和与该构件可操
作连接的活性材料，其中该活性材料经构造以一旦接收到激活信号就发 生至少 一种性质的改变，其中该至少 一种性质的改变有效地使该构件从 第一形式转变为第二形式。在另一实施方案中，活性材料基隐蔽组件包括与车辆摆动 板(swing panel)操作连接的把手，其中该把手经构造以使用户可摆动 地开启该摆动板；经构造以具有第一形式和第二形式的构件，其中该第 一形式包括与车辆的相邻表面共面(coplanar)且经构造以隐蔽该把手 的对接表面，第二形式与该车辆的相邻表面不共面且经构造以使该把手 暴露；和与该构件可操作连接的活性材料，其中该活性材料经构造以一 旦接收到激活信号就发生性质的改变，其中该性质的改变有效地改变该 构件的至少一种特征，其中该至少一种特征的改变有效地使该构件从第 一形式转变为第二形式。部件的隐蔽方法，包括围绕该车辆部件设置构件，其中该 构件经构造以具有第一形式和第二形式，其中该第一形式经构造以隐蔽 该部件，且第二形式经构造以暴露该部件；激活与该构件操作连接的活 性材料，其中该活性材料经构造以 一旦接收到激活信号就发生至少 一种
性质的改变，其中该至少一种性质的改变有效地使该构件从第一形式转 变为第二形式。


现在参照附图，其是示例性的实施方案，其中相似的构件采 用相似的附图标记图1是具有门把手的车门的透视图；和图2是具有在(a) - (b)隐蔽位置和(c) - (f)暴露位 置(即容易进行使用、显现或起作用)的活性材料基隐蔽组件的车门的 示例性实施方案。
具体实施例方式在此描迷了用于覆盖、保护和/或隐藏车辆部件的隐蔽组件及 其使用方法。与现有的隐蔽组件相比，此处公开的隐蔽组件有利地使用 了活性材料。所述的隐蔽组件包括活性材料，其使该隐蔽组件可以随着 一旦接收到激活信号就会产生的该活性材料的性质改变而可逆地使部
件暴露。此处所用的术语"部件，，通常是指家用、商用、汽车、船舶、 航空和其他类似应用所需隐蔽的任何物体。例如，在汽车应用中，部件
可以包括但不局限于把手、天窗、车头灯、雾灯、尾灯、传感器、天 线、测量仪表、控制旋钮和刻度盘、杯子托架、烟灰缸、视听系统、储 藏室、插销、扣钩、钮扣、钥匙孔、锁、燃料门和手套箱插销等。此处 所用的术语"活性材料"通常是指一旦施加激活信号就表现出性质(例 如尺寸、形状、相、取向、刚度等)的改变的材料。适合的活性材料包 括但不局限于形状记忆聚合物(SMP)、形状记忆合金(SMA)、铁 磁性形状记忆合金(MSMA)、压电材料、电活化聚合物(EAP)、磁 流变(MR)弹性体、电流变(ER)弹性体等。根据特定的活性材料， 该激活信号可以采用但不局限于以下形式电流、电场(电压)、温度 改变、磁场、和机械负栽或施加应力等。而且，此处所用的术语"第一"、"第二"等不表示任何顺 序或重要性，而是用于将一个要素和另一个区分开，术语"该"、"a"、 "an"并不表示对量的限定，而是表示至少一个指示物的存在。与量结 合使用的修饰语"约"包括所述数值并具有上下文所示的含义(例如包 括与特定量的测定相关的误差水平)。此外，此处公开的所有范围都包 括端点，且可以独立组合。现在参照图1,示出了具有带有门把手的门的车辆，通常由 附图标记10表示。该活性材料基隐蔽组件的类似实施方案可包括在其 他摆动板例如手套箱门、中心控制台盖、提升式门、储存室入口板等上 的部件。图1 (a)提供了具有把手14的门12的透^f见图。图1 (b)是 相同的门12沿线A-A'所取的视图，用于更好地显示该把手14。现在转到图2，示出了具有用于外门把手的示例性的活性材 料基隐蔽组件的车门，通常由附图标记50表示。图2(a)提供了具有 该隐蔽组件54的门52的透视图。该隐蔽组件54包括该部件，在这种 情况下为把手56,和设置成与该把手56物理连接的构件58。图2(b) 是相同的门52沿线B-B'所取的视图，用于更好地显示把手56和构件58。 尽管在该实施方案中该隐蔽组件54用于隐蔽外车门把手，但应当理解
列出的汽车部件，或^^选择性i盖、一隐藏口:/或保护该部件是有益的的
情况下的其他应用(例如船舶或航空)的部件。在该实施方案中，该隐蔽组件52的构件58由活性材料构成 (is comprised of an active material)。在其他实施方案中，该活性材料 可以是一个或多个在该构件58内的活性材料的条(即部分或部件)； 可以部分或全部嵌入到该构件58内；或者可以是该构件58上的涂层或 层。 一旦接受到激活信号，该构件58的活性材料就会发生性质改变。 该活性材料的性质改变有效地改变了该构件58的一种或多种特征，例 如但不局限于形状、尺寸、位置、取向、刚度、其组合等。在另一实施 方案中，该活性材料不需要与该构件58直接连接，相反，该活性材料 可以与该构件远程操作连接。由活性材料造成的该构件58的一种或多 种特征的改变可以通过连接机构传递到该构件，该连接机构可以放大/ 减小或以其它方式调节该活性材料的性质改变。例如，该活性材料可以 用作致动器，其中经设置以在中间操作连接该活性材料和该构件58的 机械连接(例如杆、轴等)适于根据活性材料的性质改变改变该构件的 一种或多种特征。这样，活性材料可以位于车辆中的任何位置，而不设 置在与该构件58相邻和/或作为其一部分。在示例性的实施方案中，如图2 (a)和(b)所示，当该活 性材料处于被动模式(passive mode)时，即当该活性材料上没有施加 激活信号时，该构件58具有第一形式，即结构、位置或形状。该构件
下为i;;巴手二)的i面。在其它实施方案中:构s:8^以设置在该『
辆部件的上面。所示的门把手56通常用于表示经构造以使用户可摆动 地开启车门52的门把手。 一旦接收到激活信号，该活性材料的性质改 变有效地将该构件58转化到第二形式，如图2(c)所示。该构件58的 第二形式与该车辆的表面不共面，且使该把手56暴露，由此使该部件 容易进行使用、显现或起作用 (accessible for use, appearance or function)。在一种实施方案中， 一旦接受到激活信号，该活性材料的刚 度(或模量)会改变。在这种情况下，当该构件58具有第一形式时， 该活性材料是刚性的，由此保持该构件58与该车辆表面共面。 一旦接 受到该激活信号，该活性材料的刚度降低，使得该构件58转变为第二 形式，提供了用户接触到门把手56的机会。该构件58的转变可以以各 种方式发生，如图2 (c) ~2 (f)所示。在图2 (c)和(d)中，该构
件58与门52连接，该激活的活性材料的低刚度使该构件58远离把手 56折叠。在图2(c)中，该构件58朝向门的把手凹槽折入。在图2(d) 中，该构件折出，远离把手56和门52。在图2 (e)中，该构件58与 把手56相连，该活性材料的低刚度可使用户在使用把手56时使该构件 58移位。在另一实施方案中，图2 (e)的构件58可以包含形状记忆活 性材料，例如SMP或SMA,其中该激活信号有效地将该构件58的形状 改变为所示的那样。在另一实施方案中，该活性材料的活化可以有效地 将构件58移位到凹入的位置，如图2(f)所示。如图2(b)所示，活化装置(activation device) 60可以与该 隐蔽组件54偶联并操作连接。该活化装置60与该隐蔽组件54和/或活 性材料功能连接，其可操作以选择性为该隐蔽组件54提供激活信号， 并通过改变该活性材料的至少一种性质而改变构件58的特征。在其中 有两个或多个隐蔽组件存在于车辆上的实施方案中，该活化装置可以经 构造以为选定的一个或多个隐蔽组件提供一个或多个激活信号。例如， 在用于外门把手的隐蔽组件的情况下，该活化装置可以经构造以首先为 驾驶员车门提供激活信号， 一旦进一步需要，再为其他门提供激活。活化装置118提供的激活信号可以包括热信号、磁信号、电 信号、气动信号、机械信号等，以及包含前述信号中至少一种的组合， 特定的激活信号取决于该活性材料的材料和/或构造。例如，为了改变由 SMA和/或SMP制备的活性材料的性质，可以施加热信号。为了改变由 电致伸缩材料(例如EAP)和压电体、压电陶瓷和压电聚合物制造的活 性材料的性质，可以施加电信号。为了改变由磁致伸缩材料(例如MSMA 和MR弹性体)制备的活性材料的性质，可以施加(去除或改变)磁场。合意地，该活性材料的性质改变通常在所施加的激活信号的 持续期间将保持。同样适宜地， 一旦停止该激活信号，如果不施加外力，
该性质基本恢复到其改变之前的最初形式。相反地，在某些活性材料(例 如SMP)的情况下，如果在失活时施加外力和/或负载，那么一旦失活 该性质就将锁定为该新的所需形式。这样，可以有利地出现该活性材料 基隐蔽组件的可逆性和多重复位。然而，为了将该活性材料(例如SMA 和SMP)恢复到其最初形式(即其中该车辆部件隐蔽)，可能需要恢复 机构，例如偏置弹簧。 一旦该激活信号停止，与活性材料操作连接的恢 复机构可以有效地将该活性材料转化回到其最初形式。还公开了部件的隐蔽方法。该方法首先包括设置该构件58与 该部件56操作连接，用于隐蔽该部件。无论该构件完全由活性材料构 成，还是该活性材料构成该构件的一部分，还是该活性材料与该构件物 理连接(即作为该构件上的覆盖物或层)，或者该活性材料与该构件远 程连接，该活性材料都与该构件58操作连接。该活性材料经构造以一 旦接受到激活信号就发生性质改变。 一旦设置好，对该活性材料选择性 施加激活信号。通过选择性引入该激活信号，该活性材料发生性质改变， 其有效地改变了该构件58的特征，使得该车辆部件56暴露，即容易进 行使用、显现或起作用。在另一实施方案中，该方法包括停止该激活信 号以使该活性材料的性质改变逆转，并由此使该构件58的特征改变逆 转，使该车辆部件56再次隐蔽。如前所述，在示例性隐蔽组件中可以使用活化装置为该活性 材料施加激活信号。该活化装置可以以各种方式操作。例如，在一种实 施方案中，用于开启车门的远程钥匙链的使用也可以经构造以启动该激 活信号，并使该构件变形以隐蔽该车辆部件(例如门把手、锁、车灯等)。 同样地，可以使用与活化装置传感器组合的钥匙链中的无线信号发射 器，以在该钥匙链与该隐蔽组件物理相邻时自动激活该活性材料，由此 不需要按下钥匙链的按钮。在另一实施方案中，该激活信号可以手动激 活。例如，将车钥匙插入门锁中或使用门内把手可以激活该激活信号。 类似地，可以与该隐蔽组件相邻设置按钮等，其中压下该按钮使该激活 信号激活以使该车辆部件暴露。在任意上述该活性材料的激活方法中， 可以通过与该隐蔽组件相连的计时器的超时、或通过与该組件操作连接 的传感器、或通过某些事件的发生(例如车门的开启和关闭)，来关闭 该激活信号，以使该激活信号失活，并使该构件恢复到其中该车辆部件 隐蔽的第一形式。该活性材料的激活也可以手动完成，即不使用活化装置。通 过使用该活性材料的特殊性质，可由车辆驾驶者或乘客激活该材料。例 如，在SMA(其具有超弹性的性质)的情况下，下面在活性材料的剩余 部分中将更详细地描述，在该隐蔽组件的SMA部分上的压力可以诱发 SMA中的相变，由此降低该构件的模量到足以将其压入，这会允许访问 车辆部件，例如门^巴手。无论激活方式如何，从能量利用的角度来看，当在被动模式 下时该构件隐蔽该车辆部件是有利的。当该构件具有第一形式时，隐 蔽该部件，没有激活信号施加到该活性材料上，那么该部件的连续隐蔽 不需要能量。换言之，该隐蔽组件所需的能量仅用于其中该部件必须暴 露(即容易进行使用、显现或起作用)的短时间内，例如在门把手的情 况下用于开门。然而，如果由于某些原因该车辆部件必须暴露比正常时 间更长的时间，或者如果该车辆部件是需要延长暴露的(例如牟头灯)，
那么可以在该隐蔽组件中增加零功率保持机构(zero-power hold mechanism)。术语"零功率保持机构"用于表示在该激活信号失活之 后能够将该构件保持在第二形式(即暴露该车辆部件)的任何装置，并 包括但不局限于插销、锁、止动器等。例如，如图2(c)中所示，使用 插销62作为该隐蔽组件54的零功率保持机构。重申尽管结合车门把手显示了图2 (a)到2 (f)的活性材料 基隐蔽组件54，但应当理解该隐蔽组件54可以用于隐蔽任何部件，其 中需要用于美观、实用和/或保护目的的隐蔽。对于汽车应用，这种适合 的隐蔽组件用途包括但不局限于车灯(例如头灯、雾灯、转向灯、停 车灯等)的天窗(louver)、传感器(例如备用、夜视、电话天线、卫 星无线电天线、仪表板等)的翼片(flap)、把手/钩子的覆盖翼片(例 如门、行李箱、引擎罩、后挡板、外涂层(garment)等)、头衬垫储存 器、手套箱、视听系统等的覆盖翼片，和其他在机动车辆、船舶、飞机、 在商用或家用建筑物等中可能需要隐蔽的部件。如前所述，适用于隐蔽组件的活性材料包括但不局限于形 状记忆聚合物(SMP )、形状记忆合金(SMA )、电活性聚合物(EAP)、 压电材料、铁磁性形状记忆合金、磁流变(MR)弹性体和电流变(ER) 弹性体。"形状记忆聚合物，，通常是指一旦应用激活信号就会表现出 性质(例如弹性模量、形状、尺寸、形状取向或包含至少一种前述性质 的组合)改变的聚合材料。形状记忆聚合物可以是热响应的(即该性质 改变是由热激活信号造成的)、光响应的(即该性质改变是由光基激活 信号造成的)、水分响应的(即该性质改变是由液体激活信号，例如湿 度、水蒸汽或水造成的)或包含前迷至少一种的组合。通常，SMP是包含至少两种不同单元的相偏析共聚物 (phase-segregated copolymer)，所迷单元可以描述为限定SMP内的不
同片段，各片段对SMP的总性能贡献不同。此处所用的术语"片段" 是指相同或相似单体或低聚单元的嵌段、接枝或序列，其共聚构成SMP。 每个片段可以是晶质的或无定形的，将分别具有相应的熔点或玻璃态转 化温度(Tg)。此处所用的术语"热转化温度，，用于便于一般表示取决 于该片段是无定形片段或晶质片段的Tg或熔点。对于包含(n)个片段 的SMP,该SMP椐称具有一个硬片段和(n-l )个软片段，其中该硬片 段具有比任何软片段更高的热转化温度。因此，该SMP具有(n)个热 转化温度。该硬片段的热转化温度称作"最终转化温度，，，所谓的"软 片段"的最低热转化温度称作"第一转化温度"。重要的是注意到，如 果SMP具有多个特征在于相同热转化温度(也是最终转化温度)的片 段，那么SMP称作具有多个硬片段。当SMP加热到最终转化温度之上时，该SMP材料可以获得 永久的形状。可以通过后续将SMP冷却到该温度之下来固定(set)或 记忆SMP的永久形状。此处所用的术语"初始形状"、"前面限定的 形状"和"永久形状"是同义词，用于可互换使用。可以通过将该材料 加热到高于任何软片段的热转化温度但低于最终转化温度的温度，施加 外应力或负栽以使SMP变形，然后冷却到该软片段的特定热转化温度 之下同时保持该变形外应力或负栽，来固定临时形状。可以通过在去除该应力或负载的情况下，将该材料加热到该 软片段的特定热转化温度但低于最终转化温度，来恢复该永久形状。因 此，应当清楚通过结合多个软片段，是能够显示多个临时形状的，通过 使用多个硬片段，能够显示多个永久形状。类似地，使用分层或复合方 法，多种S MP的组合将显示在多个临时和永久形状之间的转化。对于仅具有两种片段的SMP,形状记忆聚合物的临时形状在 第一转化温度固定，然后通过在负栽下冷却该SMP,锁定在该临时形状。 只要该SMP保持在第一转化温度之下，该临时形状就会保持。当该SMP 在去除负栽之后再次达到第一转化温度之上时重新获得该永久形状。重 复该加热、成型和冷却步骤可以重复地重设该临时形状。大多数SMP具有"单向的，，效应，其中该SMP具有一个永 久形状。 一旦在没有应力和负栽时将该形状记忆聚合物加热到软片段热 转化温度之上，就会达到该永久形状，不使用外力该形状将不会恢复到 该临时形状。
作为替代，可以制备一些形状记忆聚合物组合物以显示"双 向的"效应，其中该SMP表现出两个永久形状。这些系统包括至少两 种聚合物组分。例如， 一种组分可以是第一交联聚合物，而另一种组分 是不同的交联聚合物。该组分通过层技术相结合，或是相互贯穿的网络， 其中该两种聚合物组分是交联的，但彼此不交联。通过改变温度，该形 状记忆聚合物沿着第一永久形状或第二永久形状的方向改变其形状。各 永久形状都属于该SMP的一种组分。整体形状的温度依赖性源于如下 事实 一种组分("组分A")的机械性质几乎不取决于所关心的温度 间距中的温度。另一种组分("组分B")的机械性质取决于所关心的 温度间距中的温度。在一种实施方案中，组分B在低温下与组分A相比 变得更坚固，而组分A在高温下更坚固并决定了实际形状。双向记忆装 置可以通过以下方法制备固定组分A的永久形状("第一永久形状")； 将该装置变形到组分B的永久形状("第二永久形状")；和在施加应 力的同时固定组分B的永久形状。本领域技术人员应当认识到可以将SMP构造成很多不同的 形式和形状。该聚合物本身的组成和结构的设计可允许对所需应用的特 定温度进行选择。例如，根据特定的应用，最终转化温度可以为约O'C ~ 约30(TC或更高。用于形状恢复的温度(即软片段热转化温度)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4CTC。 用于形状恢复的另一温度可以高于或等于约IO(TC。用于形状恢复的另 一温度可以低于或等于约250。C。用于形状恢复的另一温度可以低于或 等于约200。C。最后，用于形状恢复的另一温度可以低于或等于约"0 。C。任选地，可以选择SMP以提供应力诱导屈服，其可以直接用 于(即无需将该SMP加热到其热转化温度之上以使其"软化")制备 与给定表面相符的衬垫。在一些实施方案中，在这种情况下SMP可以 承受的最大应变可以与该SMP在其热转化温度之上变形时的情况相当。尽管已经以及将进一步参考热响应的SMP， ^旦本领域的4支术 人员在考虑到本公开内容的情况下，将认识到光响应的、水分响应的 SMP和由其他方法激活的SMP可以容易地用于添加或取代热响应的 SMP。例如，不使用热，可以通过用有效形成特定交联的特定波长的光 照射光响应的SMP (在负栽的同时)，然后在仍处于负栽的同时停止照
射，而在光响应的SMP中固定临时形状。为了恢复到最初形状，可以 用具有有效使特定交联分开的相同或不同的特定波长照射(负栽去除) 该光响应的SMP。类似地，可以通过将特定的官能团或部分暴露于有效 吸收特定量水分的水分(例如湿度、水、水蒸气等)，为水分响应的SMP 施加负栽或应力，然后在仍处于负栽下的同时除去特定量的水分，在水 分响应的SMP中固定临时形状。为了恢复到最初形状，可以将该水分 响应的SMP暴露于水分(负栽去除)。与SMP的特定类型无关，适合的形状记忆聚合物可以是热塑 性的、热固性-热塑性共聚物、相互贯穿的网络、半相互贯穿的网络或混 合网络。该SMP "单元"或"片段"可以是单一聚合物或聚合物的混合 物。该聚合物可以是线性的或具有侧链或树枝状结构单元的支链弹性 体。适用于形成形状记忆聚合物的聚合物组分包括但不局限于聚膦腈、 聚乙烯醇、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯酰胺、聚氨基酸、聚酸酐、聚碳酸 酯、聚丙烯酸酯、聚亚烷基、聚丙烯酰胺、聚亚烷基二醇、聚环氧烷、 聚对苯二曱酸烷二醇酯、聚原酸酯、聚乙烯醚、聚乙彿酯、聚卣代乙烯、 聚酯、聚交酯、聚乙醇酸交酯、聚硅氧烷、聚氨酯、聚醚、聚醚酰胺、 聚醚酯及其共聚物。适合的聚丙烯酸酯例子包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚 甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸异丁酯、聚甲基丙 烯酸己酯、聚甲基丙烯酸异癸酯、聚甲基丙烯酸十二烷酯、聚甲基丙烯 酸苯基酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸异丙酯、聚丙烯酸异丁酯和聚丙烯 酸十八烷基酯。其他适合的聚合物的实例包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙 烯基苯酚、聚乙烯基吡咯烷酮、氯代聚丁烯、聚十八烷基乙烯基醚、聚 乙烯乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚氧化乙烯-聚对笨二甲酸乙二醇酯、聚乙烯 /尼龙(接枝共聚物)、聚己酸内酯-聚酰胺(嵌段共聚物)、聚己酸内 酯二甲基丙烯酸酯-丙烯酸正丁酯、聚降水片基-多面体低聚倍半硅氧烷、 聚氯乙烯、尿烷/丁二烯共聚物、包含聚氨酯的嵌段共聚物、苯乙烯-丁 二烯嵌段共聚物等。用于形成上述SMP中的各种片段的聚合物是市场 上可获得的或可以使用常规化学手段合成。本领域的技术人员能够使用 已知的化学和加工技术在无需过度实验的情况下容易地制备该聚合物。如本领域的技术人员所认识的那样，使用发泡剂进行不同片 段的聚合可以形成形状记忆聚合物泡沫，例如如一些应用可能需要的那 样。该发泡剂可以是分解型( 一旦化学分解就会放出气体)或蒸发型(不
进行化学反应而发生蒸发)。示例性的分解型发泡剂包括但不旨在限定
为碳酸氢钠、叠氮化合物、碳酸铵、亚硝酸铵、 一旦与水反应就会释 放氩气的轻金属、偶氮二碳酰胺(azodicarbonamide ) 、 N，N'-二亚硝基 五亚甲基四胺等。示例性的蒸发型发泡剂包括但不意于限定为三氯一 氟甲烷、三氯三氟乙烷、二氯甲烷、压缩氮气等。与形状记忆聚合物相似，形状记忆合金以几种不同的温度依 赖相存在。最常使用的这些相是所谓的马氏体和奥氏体相。在以下讨论 中，马氏体相通常是指更容易变形的、更低温度的相，而奥氏体相通常 是指更具刚性的、更高温度的相。当该形状记忆合金处于马氏体相且加 热时，其开始转化为奥氏体相。这种现象开始的温度通常称作奥氏体起 始温度(As)。这种现象结束的温度通常称作奥氏体结束温度(Af)。 当该形状记忆合金处于奥氏体相且冷却时，其开始转化为马氏体相。这 种现象开始的温度称作马氏体起始温度(Ms)。奥氏体结束转化为马氏 体的温度通常称作马氏体结束温度(Mf)。通常，形状记忆合金在其马 氏体相时更软，而且更容易变形，在奥氏体相时更硬、更不易弯曲和/ 或更具刚性。由于前述的性质，该形状记忆合金的膨胀优选在奥氏体转 变温度或在该温度之下(等于或低于As)进行。后续加热到奥氏体转变 温度之上造成该膨胀的形状记忆合金恢复到其永久形状。因此，和形状 记忆合金一起使用的适合的激活信号是具有造成在马氏体和奥氏体相 之间转化的量级的热激活信号。可以通过略孩￡改变合金组成和通过热处理，来调节形状记忆 合金在加热时记住其高温形态的温度。例如，在镍-钛形状记忆合金中， 其可以从高于约100'C到低于约-100'C变化。该形状恢复过程发生在只 有一些度的范围内，根据所需的应用和合金组成，该转化的起始或结束 可以控制到一度或两度之内。形状记忆合金的机械性质在跨越其转化的 温度范围内变化很大，通常提供了形状记忆效应、超弹性效应和高阻尼 容量。适合的形状记忆合金材料包括但不旨在限定于镍-钛基合 金、铟-钛基合金、镍-铝基合金、镍-镓基合金、铜基合金(例如铜-锌合 金、铜-铝合金、铜-金和铜-锡合金)、金-镉基合金、银-镉基合金、铟-镉基合金、锰-铜基合金、铁-铂基合金、铁-钯基合金等。该合金可以是 二元、三元或任何更高元的，只要该合金组成具有形状记忆效应，例如
形状取向的改变、屈服强度和/或挠曲模量性质、阻尼容量、超弹性和/ 或类似性质的改变即可。适合的形状记忆合金组成的选择取决于该组分 操作的温度范围。铁磁性形状记忆合金(FSMA )是SMA的子类。FSMA的行 为可以与常规SMA材料相似，后者在马氏体和奥氏体之间具有应力或 热诱导相转化。此外，FSMA具有铁磁性，具有强的磁晶各向异性，这 使得外磁场可以影响场排列的马氏体变体(field aligned martensitic variant)的取向/份数。在去除了磁场时，该材料可以具有完全双向、部 分双向或单向的形状记忆。对于部分或单向形状记忆，外部激励、温度、 磁场或应力可以允许该材料恢复到其初始状态。完美的双向形状记忆可 以用于使用所施加的连续功率成比例控制。单向形状记忆最适用于其中 延时的恢复激励可以执行闭锁功能的闭锁型应用。在汽车应用中，外磁 场通常是通过软磁芯电磁体产生的，尽管也可以使用一对Helmholtz线 圈用于快速响应。示例性的铁磁性形状记忆合金是镍-锰-镓基合金、铁-铂基合 金、铁-钯基合金、钴-镍-铝基合金、钴-镍-镓基合金。与SMA相似，这 些合金可以是二元、三元或任何更多元的，只要该合金组成具有形状记 忆效应，例如形状、取向、屈服强度、挠曲模量、阻尼容量、超弹性和 /或类似性质的改变即可。适合的形状记忆合金组成的选择部分取决于预 期应用的温度范围和响应类型。FSMA是通常由Ni-Mn-Ga构成的合金，其由于磁场诱导的应 变而改变形状。FSMA具有具有不同磁性取向和结晶取向的内在变体。 在磁场中，这些变体的比例改变，导致该材料总体形状的改变。FSMA 致动器通常需要该FSMA材料放置在电磁体的线圏之间。电流通过线圏 会诱发磁场通过FSMA材料，造成形状改变。电活性聚合物包4舌对电或积"賊场响应而显示压电、热电或电 致伸缩性质的聚合物材料。实例是电致伸缩的接枝弹性体和压电聚(1， 1 一二氟乙烯-三氟乙'彿)共聚4勿(An example of an electrostrictive-gmfted elastomer with a piezoelectric poly(vinylidene fluoride-trifluoro陽ethylene) copolymer)。这种组合具有产生各种量的铁电-电致伸缩分子复合体系 的能力。这些可以作为压电传感器或甚至电致伸缩致动器操作。适用作电活性聚合物的材料可以包括任何基本绝缘的聚合物
或橡胶(或其组合)，其对静电力响应而变形，或者其变形导致电场的 改变。示例性的适用作预应变聚合物的材料包括硅酮弹性体、丙烯酸弹
性体、聚氨酯、热塑性弹性体、包含PVDF的共聚物、压敏粘合剂、含 氟弹性体、包含硅酮和丙烯酸部分的聚合物等。例如，包含硅酮和丙烯 酸部分的聚合物可以包括包含硅酮和丙烯酸部分的共聚物、包含硅酮弹 性体和丙烯酸弹性体的聚合物混合物。用作电活性聚合物的材料可以根据 一种或多种材料性质选 择，所迷性质例如高电击穿强度、低弹性模量(对于大的或小的变形)、 高介电常数等。在一种实施方案中，该聚合物的选择可以使得其具有至 多约100MPa的弹性模量。在另一实施方案中，该聚合物的选择可以使 得其具有约0.05兆帕(MPa) ~约10MPa (优选约0.3MPa 约3MPa) 的最大激励压力。在另一实施方案中，该聚合物的选择可以使得其具有 约2~约20 (优选约2.5 ~约12)的介电常数。本发明并不旨在限定到 这些范围。理想地，如果材料具有高介电常数和高介电强度，那么具有 高于上迷给出范围的介电常数的所述材料会是合意的。在很多情况中， 电活性聚合物可以制造和实施为薄膜形式。适用于这些薄膜的厚度可以 小于50微米。由于电活性聚合物可以在高应变下偏转，因此与该聚合物连 接的电极也应当偏转，而不会损害机械或电性能。通常，适用的电极可 以具有任何形状和材料，只要其能够为电活性聚合物提供适合的电压或 者接收来自其的适合电压即可。该电压可以是恒定的或随时间改变的。
在一种实施方案中，该电极与该聚合物的表面粘合。与该聚合物粘合的 电极优选是顺应性的(compliant)并和该聚合物的变化中的形状共形。 相应地，本发明可以包括与其附着的电活性聚合物的形状共形的顺应性 电极。该电极可以仅施加到电活性聚合物的一部分，并依照其几何形状 限定活性区域。适于本发明使用的各种类型的电极包括包含金属迹线和 电荷分布层的结构化电极、包含不同的面外尺寸(out of plane dimension) 的织构化电极、导电油脂(例如碳油脂或银油脂)、胶状悬浮体、高纵 横比的导电材料(例如碳纤维和碳纳米管)和离子传导性材料的混合物。
本发明的电极所用的材料可以不同。适用于电极中的材料可 以包括石墨、碳黑、胶状悬浮体、和薄金属(包括银和金)、银充填和 碳充填的凝胶和聚合物、和离子或电传导性聚合物。应当理解某些电极
材料可能适用于特定的聚合物而可能不适用于其他聚合物。举例而言， 碳纤维适用于丙烯酸弹性体聚合物，而不适用于硅酮聚合物。适合的压电材料包括但不旨在局限于无机化合物、有机化 合物和金属。对于有机材料而言，可以使用所有具有非中心对称结构和
料作为压电膜的候il材料。聚^物的实例包括例如但不局^艮于^ (4-苯乙烯磺酸钠)、聚(聚(乙烯胺)主链偶氮发色团)及其衍生物；聚 氟烃(polyfluorocarbines ),包括聚偏二氟乙烯、其共聚物偏二氟乙烯 ("VDF")、共三氟乙烯及其衍生物；聚氯烃，包括聚氯乙烯、聚偏 二氯乙烯及其衍生物；聚丙烯腈及其衍生物；聚羧酸，包括聚甲基丙烯 酸及其衍生物；聚脲及其衍生物；聚氨酯及其衍生物；生物分子，例如 聚L-乳酸及其衍生物，和细胞膜蛋白质，以及磷酸酯生物分子，例如磷 酸基二脂质；聚苯胺及其衍生物，和所有的四胺衍生物；聚酰胺，包括 芳香族聚酰胺和聚酰亚胺，包括Kapton和聚醚酰亚胺，及其衍生物； 所有膜聚合物；聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(PVP)均聚物，及其衍生物， 和无规PVP-共-乙酸乙烯酯共聚物；和所有在主链或側链或在主链和側 链上都具有偶极距基团的芳香族聚合物；及其混合物。压电材料还可以包括选自由以下组成的组的金属铅、锑、 锰、钽、锆、铌、镧、柏、钇、镍、鵠、铝、锶、钛、钡、钩、铬、银、 铁、硅、铜、包含前迷金属中至少一种的合金、和包含前迷金属中至少 一种的氧化物。适合的金属氧化物包括Si02、 A1203、 Zr02、 Ti02、 SrTi03、 PbTi03、 BaTi03、 Fe03、 Fe304、 ZnO,及其混合物和VIA和I旧族化合 物，例如CdSe、 CdS、 GaAs、 AgCaSe2、 ZnSe、 GaP、 InP、 ZnS及其混 合物。优选地，该压电材料选自由聚偏二氟乙烯、锆酸钛酸铅和钛酸钡 及其混合物构成的組。磁流变(MR)弹性体是一类智能材料，其模量可以通过应用 外磁场来控制。MR弹性体材料包括但不旨在局限于包含铁磁性或顺 磁性颗粒的悬浮体的弹性聚合物基体。适合的颗粒包括铁、铁合金(例 如包含铝、硅、钴、镍、钒、钼、铬、鵠、锰和/或铜的那些)、铁氧化 物(包括Fe203和Fe304 )、氮化铁、碳化铁、羰基铁、镍和镍合金、钴 和钴合金、二氧化铬、不锈钢、硅钢等。该颗粒尺寸应当经选择使得该颗粒在经受磁场时表现出多磁
畴特征。颗粒直径可以小于或等于约1000微米，优选小于或等于500 微米，更优选小于或等于约100微米。还优选颗粒直径大于或等于约0.1 微米，更优选大于或等于约0.5微米，特别优选大于或等于约IO微米。 该颗粒的含量优选为总MR弹性体组合物体积的约5.0 ~约50体积％ 。适合的聚合物基体包括但不局限于聚a-烯烃、天然橡胶、硅 酮、聚丁二烯、聚乙烯、聚异戊二烯等。该隐蔽组件的应用和功能将决定哪种活性材料最适用于特定 的组件。可以使用例如力、位移、活化时间等因素来确定哪种活性材料 是最适合的。例如，在应用需要约1秒或更长的活化时间的情况下，SMA 或SMP会是适合的。在应用需要较短的活化时间的情况下，可以使用 EAP或MR弹性体。如上所述，此处公开的隐蔽组件有利地使用活性材料以可逆 地暴露和隐蔽部件。该活性材料基隐蔽组件是轻型的、本质坚固的、与 现有的隐蔽组件(其可能具有多个容易发生故障的机械和/或电部件)相 比具有较低的复杂性，且几乎不产生或不产生噪音。使用活性材料实现 该覆盖部件的特征改变提供了具有提高的简单性的装置，同时降低了组 件的体积和激活所需的能量(由于较高的能量密度)。而且，此处所述 的隐蔽组件还是成本低廉的，且具有容易适应的设计，其能够在有限变 化的情况下与现有结构相结合。尽管参照示例性实施方案对本发明进行了描述，但本领域的 技术人员理解在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改变，而且 可以使用等同物替代其要素。此外，可以进行许多改变以将特定的情况 或材料适应本发明的教导而不脱离其实质范围。因此，旨在本发明不限 定于作为为实现本发明预期的最佳模式公开的特定实施方案，而是本发 明将包括所有落入后附权利要求范围内的实施方案。
权利要求
1. 隐蔽组件，包括部件；经构造以具有第一形式和第二形式的构件，其中所述第一形式经构造以隐蔽所述部件，且第二形式经构造以暴露所述部件，由此使所述部件容易进行使用、显现或起作用；和与所述构件可操作连接的活性材料，其中所述活性材料经构造以一旦接收到激活信号就发生至少一种性质的改变，其中所述至少一种性质的改变有效地使所述构件从所述第一形式转变为所述第二形式。
2. 权利要求l的隐蔽组件，其中所述活性材料包括形状记忆合金、 铁磁性形状记忆合金、形状记忆聚合物、磁流变弹性体、电流变弹性体、 电活性聚合物、压电材料或包含前述活性材料中至少一种的组合。
3. 权利要求1的隐蔽组件，其中所迷至少一种性质的所述改变包括 形状、尺寸、相、形状取向、刚度或包含前述性质中至少一种的组合的 改变。
4. 权利要求1的隐蔽组件，其中所述激活信号包括热激活信号、电 激活信号、磁激活信号、化学激活信号、机械负栽或包含前述激活信号 中至少一种的组合。
5. 权利要求1的隐蔽组件，其中所述部件选自由以下组成的组把 手、天窗、头灯、雾灯、尾灯、传感器、天线、测量仪表、控制旋钮、 杯子托架、烟灰缸、视听系统、储藏室、插销、扣钩、按钮、钥匙孔、 锁、燃料门和手套箱插销。
6. 权利要求1的隐蔽组件，进一步包括经构造以为所述活性材料提 供所述激活信号的活化装置。
7. 权利要求1的隐蔽组件，进一步包含经构造以一旦所迷激活信号 失活将所述构件保持在所述第二形式的零功率保持机构。
8. 权利要求1的隐蔽组件，其中所迷构件是由所述活性材料构成的。
9. 权利要求l的隐蔽组件，其中所述活性材料嵌入在所述构件内。
10. 权利要求1的隐蔽组件，其中所迷活性材料构成设置在所迷构 件上的涂层。
11. 权利要求l的隐蔽组件，其中所述活性材料与所述构件远程可 操作连接。
12. 部件的隐蔽方法，所述方法包括设置与所述部件可操作连接的构件，其中所述构件经构造以具有第 一形式和第二形式，其中所述第一形式经构造以隐蔽所述部件，且第二 形式经构造以暴露所述部件；激活与所述构件可操作连接的活性材料，其中所述活性材料经构造 以一旦接收到激活信号就发生至少一种性质的改变，其中所述性质的改 变有效地使所述构件从所迷第 一形式转变为所述第二形式。
13. 权利要求12的方法，其中所述第一形式包括与车辆的表面共面 且使所述部件隐蔽的对接表面，其中所述第二形式与所迷车辆的所述表 面不共面且使所述部件暴露。
14. 权利要求12的方法，其中进一步包括使所述活性材料失活以使 所述性质的改变逆转，其中所述性质的改变逆转有效地将所述构件从所 述第二形式恢复到所述第一形式。
15. 权利要求12的方法，其中所述活性材料包括形状记忆合金、铁 磁性形状记忆合金、形状记忆聚合物、磁流变弹性体、电流变弹性体、 电活性聚合物、压电材料或包含前迷活性材料中至少 一种的组合。
16. 权利要求12的方法，其中所述至少一种性质的所述改变包括形 状、尺寸、相、形状取向、刚度或包含前述性质中至少一种的組合的改 变。
17. 权利要求12的方法，其中所述激活信号包括热激活信号、电激 活信号、磁激活信号、化学激活信号、机械负栽或包含前述激活信号中 至少一种的组合。
18. 权利要求12的方法，进一步包括经构造以为所述活性材料提供 所述激活信号的活化装置。
19. 用于车辆的隐蔽组件，包括与车辆摆动板操作连接的把手，其中所述把手经构造以使用户可摆动地开启所述摆动板；经构造以具有第一形式和第二形式的构件，其中所述第一形式包括 与车辆的相邻表面共面的对接表面且经构造以隐蔽所述把手，第二形式 与所述车辆的所述相邻表面不共面且经构造以使所述把手暴露；和与所述构件可操作连接的活性材料，其中所述活性材料经构造以一 旦接收到激活信号就发生性质的改变，其中所述性质的改变有效地改变 所述构件的至少一种特征，其中所迷至少一种特征的所述改变有效地使 所述构件从所述第一形式转变为所迷第二形式。
20.权利要求15的隐蔽組件，进一步包括经构造以为所述活性材料 提供所述激活信号的活化装置。
全文摘要
本发明涉及基于活性材料的隐蔽组件。隐蔽组件，包括部件；经构造以具有第一形式和第二形式的构件，其中该第一形式经构造以隐蔽该部件，且第二形式经构造以暴露该部件，由此使该部件容易进行使用、显现或起作用；和与该构件可操作连接的活性材料，其中该活性材料经构造以一旦接收到激活信号就发生至少一种性质的改变，其中该至少一种性质的该改变有效地使该构件从该第一形式转变为该第二形式。
文档编号B60N3/02GK101376371SQ20081021426
公开日2009年3月4日 申请日期2008年8月29日 优先权日2007年8月31日
发明者A·B·切尔诺夫, A·L·布劳恩, G·L·琼斯, J·C·乌利克尼, M·A·克拉马奇克, N·L·约翰逊, U·I·乌克佩 申请人:通用汽车环球科技运作公司