具有选择性辐射滤波器的多层织物

申请号 CN201610309696.5 申请日 2016-05-11 公开(公告)号 CN106142755B 公开(公告)日 2019-08-16
申请人 阿迪达斯股份公司; 发明人 乔希·罗伯特·戈登; 奥瑞尔·寇扎; 罗兰德·甘特·赛德尔;
摘要 一种选择性地阻挡或透射 电磁波 谱中的特定 波长 ,比如 太阳 辐射 和 远红外线 (FIR)辐射,的多层织物。该多层织物可以包括根据其孔隙的尺寸选择性地对特定波长滤波的微孔 水 蒸气可渗透层。在一些 实施例 中,该多层织物可以包括选择性地对特定波长滤波的纳米结构化层。
权利要求

1.一种多层织物,包括:
微孔蒸气可渗透层,所述微孔水蒸气可渗透层包括孔隙且具有在1.0微米和14.0微米之间的范围内的孔隙尺寸,其中所述微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射FIR辐射太阳辐射,且其中所述孔隙以重复和一致的模式排列;
第一纺织物层,其接合至所述微孔水蒸气可渗透层;以及
纳米结构化层,其结合至所述微孔水蒸气可渗透层的另一侧以阻止太阳辐射。
2.根据权利要求1所述的多层织物,其中所述微孔水蒸气可渗透层包括金属材料。
3.根据权利要求1所述的多层织物,其中所述微孔水蒸气可渗透层由金属材料构成。
4.根据权利要求1所述的多层织物,其中所述微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射不少于90%的太阳辐射。
5.根据权利要求1所述的多层织物,其中所述微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射不超过10%的FIR辐射。
6.根据权利要求1所述的多层织物,还包括第二纺织物层。
7.根据权利要求6所述的多层织物,其中所述微孔水蒸气可渗透层被布置在所述第一纺织物层和所述第二纺织物层之间。
8.根据权利要求1所述的多层织物,其中所述微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射不超过10%的波长范围从8微米到12微米的FIR辐射。
9.一件服装,包括:
多层织物,包括:
微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层包括孔隙且被配置为允许透射FIR辐射和太阳辐射,且其中所述孔隙以重复和一致的模式排列;
纺织物层,其接合至所述微孔水蒸气可渗透层;以及
纳米结构化层,其结合至所述微孔水蒸气可渗透层的另一侧以阻止太阳辐射。
10.根据权利要求9所述的服装,其中所述纺织物层包括第一纺织物层,并且其中所述多层织物还包括第二纺织物层,其中所述微孔水蒸气可渗透层被布置在所述第一纺织物层和所述第二纺织物层之间。
11.根据权利要求9所述的服装,其中所述微孔水蒸气可渗透层包括金属材料。
12.根据权利要求9所述的服装,其中所述微孔水蒸气可渗透层由金属材料构成。
13.根据权利要求9所述的服装,其中所述服装选自由以下各项构成的组:衬衫、长裤、短裤、紧身裤、袜子、夹克、外套、帽子、袖子、、毛衣、运动衫和手套。
14.根据权利要求9所述的服装,其中所述微孔水蒸气可渗透层是多孔层,其孔隙尺寸在1.0微米至14.0微米范围内。
15.根据权利要求9所述的服装,其中所述微孔水蒸气可渗透层是多孔层,其具有孔隙尺寸在9.0微米至14.0微米范围内。
16.一种制造织物的方法,包括:
在衬底层上沉积微孔水蒸气可渗透层,所述微孔水蒸气可渗透层包括孔隙,所述微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射FIR辐射和太阳辐射,且其中所述孔隙以重复和一致的模式排列;
在所述微孔水蒸气可渗透层之上布置第一纺织物层;以及
在所述微孔水蒸气可渗透层另一侧上布置纳米结构化层以阻止太阳辐射。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述微孔水蒸气可渗透层包括金属层。
18.根据权利要求16所述的方法,其中使用选自由以下各项构成的组中的工艺来执行所述微孔水蒸气可渗透层的沉积:气相沉积、电化学沉积和激光穿孔。
19.根据权利要求16所述的方法,其中所述衬底层包括第二纺织物层。

说明书全文

具有选择性辐射滤波器的多层织物

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及一种多层织物。特别地,本发明的实施例涉及一种多层织物,其用于选择性地阻挡或透射电磁波谱中的特定波长,电磁波谱例如太阳辐射(例如,近红外线(NIR)辐射)和远红外线(FIR)辐射。

背景技术

[0002] 运动,不管是在室内进行还是在室外进行,对于维持健康的生活方式和个体幸福是重要的。但是,运动,特别是室外运动,由于个体周围的环境而可能是不舒服的。不舒适感可能使对参与体育活动气馁。例如,在冬季,个体由于温度低而可能犹豫要不要参加室外活动(例如慢跑、徒步、骑自行车)。同样,由于温度高个体在夏季可能犹豫要不要参加室外活动。不舒适感可能被个体穿着的衣物而放大。但是,不舒适感也可能被个体穿着的衣物所调解。保持个体舒适(例如,在冬季的温暖和/或在夏季的凉爽)的衣物,同时还提供合适的蒸气渗透性,可以减少不舒适感并且鼓励参加体育活动。
[0003] 撞击或离开人体的热辐射可能是在体育活动期间的不舒适感的来源。已经有在成衣中控制太阳和FIR辐射的尝试。例如,使用沉积在材料表面上的金属或金属化物的连续层,已经实现了太阳辐射反射或远红外(FIR)背向反射。另一种方案使用嵌入在聚合物结构中的金属氧化物或陶瓷微粒,以便散射和/或部分反射远红外线辐射或太阳辐射。因此,有效地管理撞击到人体上或离开人体的热辐射是令人感兴趣的。

发明内容

[0004] 一些实施例针对一种多层织物,包括微孔水蒸气可渗透层,该微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外线(FIR)辐射和太阳辐射,以及包括接合至微孔水蒸气可渗透层的第一纺织物层。
[0005] 一些实施例针对一种多层织物,包括孔隙尺寸在1.0微米和14.0微米之间的范围内的微孔水蒸气可渗透层,该微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外线(FIR)辐射和太阳辐射,以及第一纺织物层,接合至微孔水蒸气可渗透层。
[0006] 一些实施例针对一种多层织物,包括孔隙尺寸大于或等于14.0微米的微孔水蒸气可渗透层,该微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外(FIR)辐射和太阳辐射,以及纺织物层,接合至微孔水蒸气可渗透层。
[0007] 一些实施例针对一件包括多层织物的服装,该多层织物包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外(FIR)辐射和太阳辐射,以及纺织物层,其接合至微孔水蒸气可渗透层。
[0008] 一些实施例针对一种制造多层织物的方法,包括在衬底层上沉积微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外(FIR)辐射和太阳辐射,以及在微孔水蒸气可渗透层之上布置第一纺织物层。附图说明
[0009] 图1是人体在运动期间遇到的各种热源的图示。
[0010] 图2是服装可能对于去往和来自人体的热流产生的影响的图示。
[0011] 图3是通过多孔材料的电磁滤波的图示。
[0012] 图4A-4C图示针对具有不同孔隙率的各种金属层对辐射的透射或反射以及对水或水蒸气的渗透性。
[0013] 图5A和5B是针对包含具有不同半径的纳米颗粒的材料的波长相对百分比反射率的图形。
[0014] 图6示出根据一个实施例的多层织物的分解图。
[0015] 图7A和7B示出根据一些实施例的多层织物的截面视图。
[0016] 图8示出根据一个实施例的多层织物的截面视图。
[0017] 图9A和9B示出根据一些实施例的多层织物的截面视图。
[0018] 图10A和10B示出根据一个实施例的服装。

具体实施方式

[0019] 现在将详细描述本发明,参考如在附图中所图示的其实施例。对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的参考表明所描述的实施例可能包括特定的特征、结构或特性,但是每个实施例可能不一定包括该特定的特征、结构、或特性。此外,这样的短语不一定涉及同一实施例。进一步地,当描述与某个实施例相关的特定的特征、结构、或特性时,不论是否明确描述,都认为关于其他实施例采用这样的特征、结构、或特性处于本领域技术人员的知识范围内。
[0020] 如本文在层的上下文中所使用的,术语“布置在……上”指的是在第一层之上沉积、形成、或放置第二层。第二层和第一层之间的接触可以是间接的(即,在第一层和第二层之间可能有其他层),除非指明第一层关于第二层是“相接触的”、“沉积在上”或者之类的。例如,第二层可以被描述为“布置在”第一层上,即使在第一层和第二层之间有各种层。另外,如果第二层被“布置在”第一层上,则在第一层之后形成、沉积、或放置第二层(即,第一层存在于在第二层布置在其上之前)
[0021] 控制不舒适感的各种来源(例如,热、冷、出汗、热辐射等)可以提高个体参加室外或室内活动的舒适程度。在活动期间所穿着的服装(即衣物)是控制不舒适感的方式之一。特别是,使用的优化和对在活动期间影响人体的热源的管理可能调解潜在的不舒适感。例如,在寒冷天气的月份(冬季)里,保留人体产生的热量并且吸收存在于身体周围环境中的热量可以帮助保持个体温暖。与此相反,排出人体产生的热量并且排斥存在于环境中的热量可以在温暖天气的月份(夏季)里帮助保持个体凉爽。热量经常以辐射(例如,太阳辐射和红外(IR)辐射)的形式出现。因此,选择性地消散或保留(吸收)某些热辐射可以有助于保持身体温暖或凉爽。
[0022] 当选择性地消散或保留(吸收)某些热辐射可以减轻不舒适感,服装也应当是轻质的和透气的。轻质材料在大多数体育场景下是理想的,因为速度和敏捷度是有价值的。而且,透气材料帮助吸走皮肤上的汗水并且促进汗水的蒸发(即,促进出汗的自然过程)。
[0023] 在一些实施例中,可以使用基于温度调节的热传递机制的物理现象而设计的超材料(例如,多孔层和/或微网孔)来选择性地消散或保留某些热辐射。换句话说,超材料可能能够为最佳的热量保留和/或热量消散,选择性地控制各种类型的辐射。该超材料可以被包含在用于制造服装(例如,衣物和类)的织物中。特别是,该超材料可以被包含在用于制造运动服装的织物中。在一些实施例中,超材料可以被包括在用于制造服装的多层织物中。在一些实施例中,多层织物可以包括一个以上的超材料。在一些实施例中,超材料(多个)(和多层织物)可以被设计用于在温暖天气条件下使用。在一些实施例中,超材料(多个)(和多层织物)可以被设计用于在寒冷天气条件下使用。在一些实施例中,超材料(多个)(和多层织物)可以被设计用于整年的使用(即,在寒冷和温暖的天气下)。超材料(多个)的结构可以决定具体热辐射的选择性消散和保留,以优化多层织物的功能性。
[0024] 人体温度(温度调节)由热量产生/吸收和热量消散之间的平衡所决定。图1示出了在体育活动期间的各种形式的由个体产生的和由个体周围的环境产生的热量的图示。关于图1中图示的各种热源,在处理人体体温调节时应当关心的热量“产生”的两种主要来源是代谢(人体)热量和太阳能/环境热量。如在图1中所图示的,代谢热量包括代谢蓄积、肌肉、血液和皮肤对流、蒸发(例如出汗)、功和离开身体的辐射。并且,太阳/环境热量包括太阳辐射,包括太阳热辐射、和去往和来自地面的热量传导。
[0025] 即使在存在所有这些外部和内部热量作用的情况下,人体具有卓越的能以在周围温度在大约68华氏度(20摄氏度)和130华氏度(54.4摄氏度)之间时将其内部温度调节在98华氏度(36.7摄氏度)和100华氏度(37.7摄氏度)之间的某个温度。将身体温度维持在大约37摄氏度不仅支持个体的健康,而且支持个体的行为表现,因为肌肉、神经、心脏和呼吸在这一温度得以积极地支持。身体使用外部热传递机制(例如,辐射、传导、对流、和汗水蒸发)来降低其温度。并且,身体在温度调节方面起非常积极的作用。通过神经感觉和反馈机制来调节身体的温度,该机制主要通过下丘脑运转。
[0026] 人类的热控制可以通过如下的热量平衡方程来描述:
[0027] M-W=E+R+C+K+S  (方程1)
[0028] 其中:M=代谢能
[0029] W=功(机械的);
[0030] E=蒸发;
[0031] R=辐射(其等于脱离身体的辐射(Re)加上身体吸收的辐射(Ra));
[0032] C=对流;
[0033] K=传导;以及
[0034] S=蓄积
[0035] 在寒冷天气条件下,如果皮肤的温度下降到低于大约98.6华氏度(37摄氏度),则身体将试图保存热量和/或增加热量生成。通过利用一个或多个以下的生理过程,身体将试图保存热量和/或增加热量:血管收缩以降低热量向皮肤的流动,停止出汗,发抖以增加肌肉中的热量生成,分泌去甲肾上腺素、肾上腺素和甲状腺素以增加热量生成。但是,即使身体试图保存和/或产生热量,身体仍将对于各种机制(例如,蒸发(E)、辐射(R)、对流(C)、传导(K))损失热量。关于这些各种的热量损失机制,脱离身体的辐射(Re)可能导致最多的热量损失。应当理解,脱离身体的辐射(Re)还必须脱离穿着在身体上的任何服装,以便真实脱离。否则,辐射将从未实际上“脱离”身体,而是将被保持与身体紧密接触。因此,在将一件服装穿着在身体上的位置中,Re指的是脱离身体以及穿着在身体上的任何服装的辐射。
[0036] 在温暖天气条件下,身体将开始发汗以减小其内部温度。汗水的蒸发开始于98.6华氏度(37摄氏度)的皮肤温度,并且在皮肤温度上升到该值以上时快速增加,同时身体的热量生成几乎保持恒定。汗水的蒸发帮助调节身体温度并且是调节身体温度的最有效方式。
[0037] 当穿着服装时,服装影响个体身体使用以上生理机制来调节其温度的能力。图2图示了服装202对于针对身体200的方程1中的一些变量所可能具有的影响。如图2所示,服装202影响太阳辐射和FIR辐射的透射/反射。在某些情况下,辐射热量平衡(R)成为方程1的右侧的主导变量。并且,对这些变量的任何改变能够显著地更改蓄积(S)项,并且因此更改热量损失或者积累。服装还影响去往和来自身体200的热量的传导和对流。此外,服装202影响靠近身体200的液体(例如,汗水)的蒸发。因此,服装能够决定这些变量中的每一个对于人体具有的影响。
[0038] 例如,在温暖天气条件下,服装可以被用于促进汗水的消散(即,促进经由蒸发促进热量的消散)和/或促进身体发出的辐射的消散(即增大脱离身体的辐射Re的量)。作为一个非限制性示例,在82.4华氏度(28摄氏度)的环境下并且对于具有差的蒸发特性的材料,方程1的值可能为如下(方程1的右侧的正值指的是由身体产生的热量,并且负值指的是环境产生的热量):M-W=500W,E=200W,R=-100W(-200W的太阳辐射+100W的由身体产生的远红外线辐射),C=200W,并且K=50W。使用这些数字来求解方程1中的S(身体蓄积的能量的数据),得到S=150W(瓦特)。换句话说,身体在任何给定时间保留额外的150瓦特的热量。这可能使个体感觉越来越热、越不舒服,并最终导致减弱个体的运动表现。但是,如果由于材料的改善的蒸发特性而增加E的值,则S能够被减小。例如,如果E增加到350W并且所有其他变量保持恒定,则求解方程1中的S,得到S=0瓦特。换句话说,身体不蓄积额外的热量,从而防止个体感觉越来越热和越不舒服,并且因此有助于避免减弱个体的运动表现。类似于增加E,优化服装的特性也可以用于增加R,因而减小S。
[0039] 在寒冷天气条件下,服装可以被用于产生相反的效果。例如,可以使用服装的特性来降低R的值,具体而言Re的值,其可以增加S的值,假设所有其它变量都保持恒定。在寒冷天气条件下,其中离开身体的热量传导高(由于寒冷的温度S可能小于0),降低R同时保持所有其他变量恒定将增加S的值(例如,增加到0)。这有助于保持个体温暖。
[0040] 可以使用选择性的辐射滤波器、通过选择性地传递和/或阻挡某些辐射来管理辐射热量平衡(R)。图3图示了对于多孔材料的选择性辐射滤波的概念。图3示出了材料300,其具有多个孔隙302。取决于孔隙302的尺寸和/或间隔,入射的电磁(EM)辐射304(例如,红外线辐射)将被全部或部分地反射。反射的EM辐射在图3中被示为306。未被反射的任何辐射将被透射通过材料300。入射的电磁辐射304的波长、材料300的孔隙率(例如,孔隙尺寸和构造)、和材料300的材料属性是决定被反射和透射的辐射量的变量中的一些。
[0041] 可以使用选择性辐射滤波器来通过选择性地消散或保留(吸收)某些辐射以优化对于人体的热量“产生”的两种主要来源(代谢(人体)热量和太阳/环境热量)的使用和管理,以便保持身体温暖或凉爽。选择性辐射滤波器利用电磁辐射(例如,紫外光、可见光、和红外线辐射)和结构化材料之间的量子相互作用。因此,某栅格间隙(例如孔隙率)的网孔材料或多孔材料能够对于低于某些波长的辐射是完全透明/透性的,而对于在该给定波长以上频率是完全不透明的/完全反射的。可以使用这些现象来选择性控制身体热量和太阳/环境辐射的透射和反射,以最大化可用辐射的使用和管理。
[0042] 可以使用如下方程来表示某波长通过多孔材料的透射:
[0043] T=[(D/2)/λ]4  (方程2)
[0044] 其中:T=透射系数(穿过多孔材料的入射EM辐射的%);
[0045] D=孔直径;
[0046] λ=入射EM辐射的波长
[0047] 方程2是瑞利(Rayleigh)散射方程的形式,并且当散射中心比入射EM的波长要小得多时对入射EM的瑞利散射进行建模。瑞利散射在短波长处迅速增加。两种其他类型的散射也可能影响某些波长通过多孔材料的透射——米氏(Mie)散射和反射/透射。米氏散射和反射/透射这二者都依赖于多孔材料的孔隙尺寸。当散射中心比入射EM的波长大得多时,几乎没有入射EM辐射的散射,所以入射EM辐射通过多孔材料透射。当散射中心的尺寸与入射EM辐射的波长相当时,米氏散射发生。
[0048] 还可以使用如下方程来对瑞利散射建模:
[0049]
[0050]
[0051]
[0052] 其中:αRayleigh=瑞利散射系数;
[0053] αRDG(small sphere)=针对小尺寸球体的Rayleigh-Gans-Debye散射系数;
[0054] αRDG(large sphere)=针对大尺寸球体的Rayleigh-Gans-Debye散射系数;
[0055] φ=每单元体积(N)的包含物或孔隙的体积分数
[0056] φ=N·Vi
[0057] Vi是单个包含物或孔隙的体积
[0058] n=折射率;
[0059] nm=最大折射率
[0060] m=相对折射率(m=n孔隙/n衬底)
[0061] d=包含物或孔隙的直径;并且
[0062] λ0=入射辐射的波长
[0063] 反射和透射能够使用如下方程来建模:
[0064]
[0065] αFraunhofer=夫琅和费(或几何光学)散射系数;
[0066] φ=每单元体积(N)的包含物或孔隙的体积分数;并且
[0067] d=包含物或孔隙的直径
[0068] 米氏散射能够使用如下方程来建模:
[0069] T=(1-R)2exp(-Cscat)  (方程7)
[0070] R=(m2-1)2/(m2+1)2  (方程8)
[0071]   (方程9)
[0072] 其中:T=米氏散射的透射系数;
[0073] R=反射率;
[0074] Csca=散射系数;
[0075] t=球体尺寸参数;
[0076] m=衍射率(根据材料);并且
[0077] λ0=入射辐射的波长
[0078] 因此,通过仔细选择材料(例如,金属材料)以及该材料的孔隙尺寸,可以将多孔材料用作针对EM波谱中特定波长的选择性辐射滤波器。因此,变量R可以通过仔细选择材料的孔隙尺寸来控制。特别是,脱离人体的辐射(Re)和由人体吸收的辐射(Ra)可以通过仔细选择材料的孔隙尺寸来控制。
[0079] 在一些实施例中,可以将微孔层用作选择性辐射滤波器。优选地,该微孔层也是可渗透水蒸气的以便促进汗水的吸收和蒸发。图4A-4C示出针对各种金属层的太阳辐射(例如,UV和可见光、和近红外线辐射(NIR))和远红外(FIR)辐射(例如,在8微米和12微米之间的波长)的透射或反射。虽然图4A-4C描绘和描述针对不同金属层的太阳辐射和远红外线辐射的透射,但是包括非金属层(例如,金属氧化物或基层)的其他多孔层也可以选择性对太阳和/或FIR辐射进行滤波。被滤波的具体波长(和每个波长的被滤波的量)可能取决于层的材料和孔隙率(例如,孔隙尺寸)。图4A示出针对金属的连续(即无孔)层的太阳辐射和FIR辐射的透射或反射。图4B示出针对具有在大约1微米至2微米的范围内的孔隙尺寸的多孔金属层的太阳辐射和FIR辐射的透射或反射。图4C示出针对具有在大约9微米至14微米的范围内的孔隙尺寸的多孔金属层的太阳辐射和FIR辐射的透射或反射。图4A-4C还示出连续和多孔金属层对水和水蒸气的渗透性。
[0080] 如图4A所示,连续金属层由于缺乏孔隙性而阻挡(反射)水、水蒸气、太阳辐射和FIR辐射。电磁辐射(例如,IR、UV和可见的)将被至少3个原子厚的金属层完全反射,但是一旦将孔隙率引入到金属层,其可以开始允许透射水、水蒸气、太阳辐射和/或FIR辐射。如图4B所示,具有在大约1微米至2微米的范围内的孔隙尺寸的多孔金属层开始变为可渗透水蒸气的,但是继续阻挡水。此外,大约1-2微米的孔隙尺寸或更小的孔隙尺寸继续反射大部分的太阳辐射。但是,大约1-2微米的孔隙尺寸将透射FIR辐射,并且特别是,具有波长在8微米至12微米的范围内的波长的FIR辐射。然而,如图4C所示,如果孔隙尺寸增加到大约9-14微米,多孔金属层开始透射大量的太阳辐射(特别是在0.4微米至2.2微米范围内的太阳辐射)并且阻挡大量的FIR辐射。除了透射太阳和FIR辐射,与大约1-2微米的孔隙尺寸相比,在大约9-14微米范围内的孔隙尺寸对于水蒸气更具渗透性并且还可以轻微地对水具有渗透性。
[0081] 如图4B和4C所图示,在大约1微米和14微米之间的孔隙尺寸将透射和反射各种量的太阳和远红外线辐射。因此,通过层透射的太阳和/或远红外线辐射的量可以通过在大约1微米和14微米之间的范围内改变材料的孔隙尺寸来控制。此外,可以通过在大约1微米和
14微米之间的范围内改变孔隙尺寸来控制层的水/水蒸气渗透性。
[0082] 在一些实施例中,可以单独地或者结合微孔层来使用纳米结构化层和/或另一个超材料层,以便优化代谢(人体)热量和太阳/环境热量的使用和管理。适当的超材料层包括但不限于微孔层、纳米结构化层、金属丝网、环形超材料、螺旋超材料、金属氧化物裂缝以及以上材料的组合。例如,第一超材料层可以被配置为选择性地对远红外波谱中的辐射滤波,而第二超材料层可以被配置为选择性地对太阳辐射滤波(例如,阻挡太阳辐射)。
[0083] 在一些实施例中,超材料层可以包括用于选择性滤波电磁波谱内的特定波长的离散颗粒。在一些实施例中,颗粒可以是球型颗粒。颗粒的尺寸可以与本文所讨论的任何孔隙尺寸相同或基本上相同。颗粒可以由如下制成,例如但不限于,一种或多种金属材料、金属氧化物材料、碳基材料、陶瓷及其任意组合。颗粒的尺寸和分布可以决定包括离散颗粒的层的滤波特性。
[0084] 如本文所使用的,术语“纳米结构化层”是指具有至少一个纳米尺度的特征的材料,纳米尺度的特征具有至少一个以纳米测量的维度。纳米尺度的特征包括但不限于,纳米孔隙、纳米颗粒、纳米球、纳米晶粒、纳米棒、纳米片、和纳米尺度的表面特征,诸如纳米脊皱或纳米沟槽。纳米尺度的特征可以包括尺寸在1至500纳米的范围内的至少一个维度。在一些实施例中,纳米尺度的特征可以包括尺寸在50至200纳米的范围内的至少一个维度。类似于微孔层,可以调整纳米结构化层以透射和反射某些波长。针对包括纳米颗粒的纳米结构化层的反向散射(反射)和前向散射(透射)可以使用如下方程来表示:
[0085]
[0086]
[0087] 其中:QBS=百分比反向散射;
[0088] QFS=百分比前向散射;
[0089] q=尺寸参数——与颗粒的实际尺寸和介电性质有关;
[0090] l=常数因子(1和3之间的整数),其量化邻近颗粒的光所经历的轨迹;
[0091] a=电散射幅度;
[0092] b=磁散射幅度
[0093] 图5A和5B图示针对具有横跨波长范围的不同纳米颗粒尺寸的两种不同材料的百分比反射率(百分比反向散射)。如图5A和图5B所图示的,针对特定纳米颗粒尺寸和组成的百分比反向散射取决于入射辐射(例如,光)的波长。百分比反向散射可能受到颗粒尺寸、颗粒密度、纳米结构化层的衬底材料、颗粒材料、和入射辐射的波长中一个或多个的影响。通常,与纳米颗粒的半径相当的波长将被反射。因此,通过仔细选择材料内的纳米颗粒的尺寸和分布,可以选择性地透射或反射电磁波谱内的特定波长。可以仔细地选择其他类型的与纳米结构化层相关联的纳米结构化特征(例如,纳米孔隙、纳米晶粒、纳米棒等)的尺寸和形状以选择性地透射或反射电磁波谱内的特定波长。在一些实施例中,纳米结构化层可以包括纳米等离子体激元材料。
[0094] 图6示出根据一个实施例的多层织物600的分解图。多层织物600可以包括第一纺织物层610、第二纺织物层630和布置在第一纺织物层610和第二纺织物层630之间并且与其接合的微孔水蒸气可渗透层620。微孔水蒸气可渗透层620可以被构造为允许透射远红外线辐射和太阳辐射。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以被构造为允许透射在长波长红外波长波谱(即,8-15微米)中的远红外线辐射。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以被构造为允许透射具有在8微米至12微米范围内的波长的远红外线辐射。一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以被构造为允许透射具有在0.4微米至2.2微米范围内的波长的太阳辐射。
[0095] 在一些实施例中,可以将微孔水蒸气可渗透层620布置在第一纺织物层610上。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以与第一纺织物层610相接触。在一些实施例中,可以将微孔水蒸气可渗透层620布置在第二纺织物层630上。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以与第二纺织物层630相接触。
[0096] 第一纺织物层610和第二纺织物层630可以是织造的、非织造的或者针织的,并且可以由一种或多种合适的纺织物材料(即,织物材料)制造,合适的纺织物材料包括但不限于尼龙、聚酯、聚酰胺、聚烯丙烯酸、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)、、丝以及它们的任何组合、混合或回收再生版本。优选地,第一和第二纺织物层610/630的纺织物材料是可渗透水蒸气的。
[0097] 第一纺织物层610和第二纺织物层630保护微孔水蒸气可渗透层620免受损坏(例如,水、磨损、刺穿等)。在一些实施例中,多层织物可以包括一个以上的第一纺织物层610。在一些实施例中,多层织物可以包括一个以上的第二纺织物层630。在一些实施例中,第一纺织物层(多个)610和第二纺织物层(多个)630可以由相同的、或基本相同的材料(多个)组成。在一些实施例中,第一纺织物层(多个)610和第二纺织物层(多个)630可以由不同的材料组成。
[0098] 微孔水蒸气可渗透层620可以包括金属材料,例如但不限于、金、锌、钴、镍、铂或其任意组合或其合金。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以包括涂覆有金属材料的微孔膜。在一些实施例中,微孔膜可以由聚合材料组成,聚合材料例如但不限于多孔聚乙烯(PE)、多孔聚丙烯(PP)、多孔聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酯(PU-亲水单片)、聚氨酯(PU-疏水微孔)和多孔膨体聚四氟乙烯(ePTFE)。
[0099] 在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以包括多孔金属氧化物阵列(例如氧化铝或氧化钛阵列)或者多孔碳基阵列(例如,字形阵列)。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以包括掺杂膜。在一些实施例中,膜可以由一种或多种聚合材料、金属材料、和/或陶瓷材料组成。膜可以与被构造为反射入射的电磁辐射的材料进行掺杂,该材料例如但不限于金属材料、陶瓷材料以及碳基材料。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以包括金属/聚合物复合膜,例如但不限于在制造DVD或蓝光(Blu-rayTM)光盘中使用的金属/聚合物复合膜。在一些实施例中,聚合物衬底可以被挤压并且形成为网孔/多孔层以创建适当的孔隙尺寸。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以仅由金属材料组成(即,由其构成),金属材料例如但不限于铝、钛、银、铜、金、锌、钴、镍、铂和其任何组合或其合金。
[0100] 在一些实施例中,多层织物600可以包括一个以上的微孔水蒸气可渗透层620。在一些实施例中,不同的微孔水蒸气可渗透层可以被构造为选择性地阻挡和/或透射不同波长的电磁辐射。在一些实施例中,单个微孔水蒸气可渗透层上的不同区域/分区可以共同地滤波一个期望集合或多个期望集合的波长。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层620可以包括至少一些延伸穿过微孔水蒸气可渗透层620的开放微孔以提供水蒸气渗透性。在一些实施例中,层620的100%的微孔是延伸穿过层620的开放孔隙。在一些实施例中,层620的至少90%的微孔可以延伸穿过层620。
[0101] 微孔水蒸气可渗透层620可以包括这样的孔隙率(即,孔隙尺寸和分布),其被构造为透射或反射远红外线辐射和太阳辐射波谱中的预定义集合的波长。换言之,微孔水蒸气可渗透层620可以是被构造为透射或反射远红外和太阳辐射波谱中的预定义集合的波长的选择性辐射滤波器。可以如本文所讨论的那样来选择孔隙率和远红外线辐射和太阳辐射波谱中的预定义集合(多个)的波长。在一些实施例中,水蒸气可渗透层620可以包括基本上球形形状的孔隙。在一些实施例中,水蒸气可渗透层620可以包括非球形形状的孔隙,例如但不限于方形孔隙、矩形孔隙和六边形隙。微孔水蒸气可渗透层620可以具有如本文所讨论的任何孔隙率(例如,孔隙尺寸和分布)。
[0102] 图7A示出根据一个实施例的多层织物700的截面示图。多层织物700可以包括第一纺织物层710、第二纺织物层730、和布置在第一纺织物层710和第二纺织物层730之间并且与其接合的微孔水蒸气可渗透层720。第一纺织物层710和第二纺织物层730可以分别与第一纺织物层610和第二纺织物层630相同或类似。微孔水蒸气可渗透层720可以由一种金属材料(例如,纯的金属材料或金属合金)组成,例如但不限于铝、钛、银、铜、金、锌、钴、镍、铂和其任何组合或其合金。
[0103] 如图7所示,第一纺织物层710包括内表面712和外表面714。类似地,第二纺织物层730包括内表面732和外表面734。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720可以被布置在内表面712上。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720可以与内表面712相接触。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720可以被布置在内表面732上。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720可以与内表面732相接触。微孔水蒸气可渗透层720可以使用这样的工艺被沉积在第一纺织物层710、第二纺织物层730、或者本文讨论的任何其他层上,工艺例如但不限于,气相沉积(化学或物理)和电化学沉积。在一些实施例中,可以沉积连续(即,非多孔的)金属层,并且使用例如激光穿孔来形成孔隙。当组装多层织物700时,微孔水蒸气可渗透层720可以被布置在第一纺织物层710的内表面712和第二纺织物层的内表面732之间。
[0104] 微孔水蒸气可渗透层720包括第一外表面722和第二外表面724,其限定的微孔水蒸气可渗透层720的厚度721。厚度721是至少3个原子的厚度。例如,如果微孔水蒸气可渗透层720由铝组成,则厚度721是铝的原子半径的至少6倍。在一些实施例中,厚度721可以是在7.5埃至10微米的范围内。在一些实施例中,厚度721可以是10纳米或更小。在一些实施例中,具有包括掺杂膜的水蒸气可渗透层720,厚度721可以是在100微米至500微米的范围内。
[0105] 图7A还示出微孔水蒸气可渗透层720的孔隙726,其具有孔隙直径728。孔隙726可以是延伸穿过微孔水蒸气可渗透层720(即,从第一外表面722延伸到第二外表面724)的开放孔隙。在一些实施例中,孔隙直径728可以是在1.0微米至14.0微米的范围内。在一些实施例中,孔隙直径728可以是在1.0微米至2.0微米的范围内。在一些实施例中,孔隙直径728可以是在2.0微米至14.0微米的范围内。在一些实施例中,孔隙直径728可以是在2.0微米至8.0微米的范围内。在一些实施例中,孔隙直径728可以是在9.0微米至14.0微米的范围内。
在一些实施例中,孔隙直径728可以是大于14.0微米。可以基于多层织物700的期望功能性来选择孔隙直径728。例如,可以对于意图在温暖天气下使用的多层织物选择在1.0-2.0微米范围内的孔隙尺寸。这样的孔隙直径可以促进透射离开个体身体的远红外线辐射,因而有助于保持身体凉爽。
[0106] 在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720的平均孔隙直径728可以是在1.0微米到14.0微米的范围内。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720的平均孔隙直径728可以是在1.0微米至2.0微米的范围内。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720的平均孔隙直径728可以是在2.0微米至14.0微米的范围内。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720的平均孔隙直径728可以是在2.0微米至8.0微米的范围内。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720的平均孔隙直径728可以是在9.0微米至14.0微米的范围内。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720的平均孔隙直径728可以大于14.0微米。可以基于多层织物700的期望功能性来选择平均孔隙直径728。
[0107] 在一些实施例中,每个孔隙726的孔隙直径728遍及微孔水蒸气可渗透层720或者在微孔水蒸气可渗透层720的一个区域/分区中是一致的。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720、或微孔水蒸气可渗透层720的区域/分区的孔隙直径728的偏差不大于预定值。在一些实施例中,预定值是+/-1.0微米或更小。在一些实施例中,预定值是+/-0.5微米或更小。减少孔隙直径中的偏差可以提高整个微孔层或所述层的特定区域/分区的选择性滤波能力。因为孔隙直径决定辐射的哪种波长(以及每个波长的数量)被透射和反射,小的孔隙尺寸偏差有助于确保仅期望的波长(和数量)被透射,而其它的被反射。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720、或者微孔水蒸气可渗透层720的一个或多个区域/分区可以具有孔隙尺寸和/或分布中的特定偏差。(在多孔材料的不同分区或区域中的)孔隙尺寸中的偏差可以促进微孔水蒸气可渗透层720在不同位置处对不同波长的选择性滤波。
[0108] 在一些实施例中,选择孔隙726的孔隙尺寸和/或平均孔隙尺寸使得微孔水蒸气可渗透层720允许透射不超过10%的具有在8微米到12微米的范围内的波长的远红外线辐射。在一些实施例中,选择孔隙726的孔隙尺寸和/或平均孔隙尺寸使得微孔水蒸气可渗透层
720允许透射不超过5%的具有在8微米到12微米的范围内的波长的远红外线辐射。在一些实施例中,选择孔隙726的孔隙尺寸和/或平均孔隙尺寸使得微孔水蒸气可渗透层720允许透射不超过1%的具有在8微米到12微米的范围内的波长的FIR辐射。在这些实施例的每个实施例中,限制远红外线辐射的透射可以阻止远红外线辐射脱离人体(即,减小R的值,并且具体而言是Re的值)。如上所述,这可以有助于在参加寒冷天气的活动时保持个体温暖。
[0109] 在一些实施例中,选择孔隙726的孔隙尺寸和/或平均孔隙尺寸使得微孔水蒸气可渗透层720允许透射不小于90%的具有在0.4微米到2.2微米范围内的波长的太阳辐射。在一些实施例中,选择孔隙726的孔隙尺寸和/或平均孔隙尺寸使得微孔水蒸气可渗透层720允许透射不小于95%的具有在0.4微米到2.2微米范围内的波长的太阳辐射。在这些实施例的每个实施例中,允许透射太阳辐射增加了入射在人体上的太阳辐射的量(即,通过增加Ra的绝对值来减小R的值(Ra在方程1中是负值,因为它是由环境产生的热量))。如上所述,这可以有助于在参加寒冷天气的活动时保持个体温暖。
[0110] 在一些实施例中,选择孔隙726的孔隙尺寸和/或平均孔隙尺寸使得微孔水蒸气可渗透层720允许透射100%的具有在8微米到12微米范围内的波长的远红外线辐射。允许透射100%的远红外线辐射使得远红外线辐射能够脱离人体(即,增加R的值,并且具体而言是Re的值)。如上所述,这可以有助于在参加温暖天气的户外活动时保持个体凉爽。
[0111] 在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720的孔隙726可以以重复的模式排列。重复的模式可以遍及水蒸气可渗透层720是一致的或者可以被局限到微孔水蒸气可渗透层720的特定区域/分区。换言之,孔隙726的孔隙直径728和分布(即,孔隙率)可以遍及层720或者在微孔水蒸气可渗透层720的一个或多个特定的区域/分区中恒定。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720可以包括具有以重复模式排列的特定尺寸的孔隙的多个不同的区域/分区。一致和重复的孔隙率可以提高层720和/或层720的区域/分区的选择性滤波能力。
在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720、或微孔水蒸气可渗透层720的区域/分区的孔隙密度可以是至少每平方毫米5000个孔隙。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720、或微孔水蒸气可渗透层720的区域/分区的孔隙密度可以是在每平方毫米6000个孔隙至每平方毫米9000个孔隙的范围内。在一些实施例中,微孔水蒸气可渗透层720、或微孔水蒸气可渗透层720的区域/分区的孔隙密度可以是在每平方毫米7000个孔隙至每平方毫米8000个孔隙的范围内。
[0112] 图7B示出根据一个实施例的多层织物700的截面示图。多层织物700可以包括第一纺织物层710、第二纺织物层730、和布置在第一纺织物层710和第二纺织物层730之间并且与其接合的微孔水蒸气可渗透层750。微孔水蒸气可渗透层750包括涂覆有金属涂层770的微孔膜760。在一些实施例中,微孔膜760可以由聚合材料组成,聚合材料例如但不限于多孔聚乙烯(PE)、多孔聚丙烯(PP)、多孔聚偏氟乙烯(PVDF)、和多孔膨体聚四氟乙烯(ePTFE)。在一些实施例中,金属涂层770可以由如下材料组成,这些材料例如但不限于铝、钛、银、铜、金、锌、钴、镍、铂和其任何组合或其合金。
[0113] 在包括微孔水蒸气可渗透层750的实施例中,金属涂层770可以定义微孔水蒸气可渗透层750的第一外表面752和/或第二外表面754。与微孔水蒸气可渗透层720类似,可以将微孔水蒸气可渗透层750布置在第一纺织物层710或第二纺织物层730上并且/或者与其相接触。如图7B所示,微孔水蒸气可渗透层750具有从第一外表面752延伸到第二外表面754的厚度751。厚度751可以在1微米到1毫米的范围内。
[0114] 金属涂层770可以涂覆微孔膜760的外壁的全部或者仅涂覆其一部分。例如,在一些实施例中,金属涂层770可以涂覆微孔膜760的侧壁762、底壁764和顶壁766。作为另一例子,金属涂层770可以仅涂覆微孔膜760的顶壁766。可以使用如下工艺将金属涂层770沉积在微孔膜760的全部或者一部分上,工艺例如但不限于,化学气相沉积物理气相沉积、电化学沉积、浸渍涂覆、喷涂层压或丝网印刷。金属涂层770具有至少3个原子厚度的厚度772。在一些实施例中,厚度772可以是在7.5埃至10微米的范围内。在一些实施例中,厚度772可以是在1纳米至1微米的范围内。在一些实施例中,厚度772可以是10纳米或更小。
[0115] 如图7B所示,微孔水蒸气可渗透层包括孔隙756,具有孔隙直径758。孔隙756的孔隙直径758和分布可以与孔隙726的孔隙直径728相同或类似。
[0116] 图8示出根据一个实施例的多层织物800的截面示图。多层织物800可以包括第一纺织物层810、第二纺织物层830。多层织物800还可以包括布置在第一纺织物层810和第二纺织物层830之间并且与其接合的微孔水蒸气可渗透层820和衬底层840。第一纺织物层810和第二纺织物层830可以分别与第一纺织物层610和第二纺织物层630相同或类似。微孔水蒸气可渗透层820可以与以上关于图7A-图7B所讨论的微孔水蒸气可渗透层720或750相同或类似。
[0117] 如图8所示,微孔水蒸气可渗透层820可以接合到衬底层840。在一些实施例中,可以将微孔水蒸气可渗透层820布置在衬底层840上。在一些实施例中,可以将微孔水蒸气可渗透层820沉积到衬底层840上。衬底层840可以是由这样的材料组成的网眼/多孔层,该材料包括但不限于有机和无机聚合物。在一些实施例中,聚合物基底可以被挤压并且形成为网孔/多孔层以创建适当的孔隙尺寸。在一些实施例中,衬底层840是纺织物层,其可以与第一纺织物层810或第二纺织物层830相同或类似。
[0118] 衬底层840可以用于为微孔水蒸气可渗透层820提供最佳附着表面。例如,衬底层840的第一外表面842或第二外表面844可以提供用于沉积、层压、粘性结合、或热结合微孔水蒸气可渗透层820的最佳表面。在一些实施例中,第一外表面842或第二外表面844可以是被处理(例如,通过蚀刻或涂覆)以提供用于水蒸气可渗透层820的最佳附着表面的表面。在一些实施例中,用于制造衬底层840的材料(多个)的固有属性可以提供用于水蒸气可渗透层820的最佳附着表面。而且,衬底层840可以保护微孔水蒸气可渗透层820免受损坏。在一些实施例中,多层织物800可以包括一个以上的衬底层840。例如,多层织物800可以包括两个衬底层840,在微孔水蒸气可渗透层820的每个侧面上一个。
[0119] 图9A和9B示出包括纳米结构化层920的多层织物900的实施例。多层织物900可以包括第一纺织物层910、第二纺织物层930、和布置在第一纺织物层910和第二纺织物层930之间并与其接合的纳米结构化层920。第一纺织物层910和第二纺织物层930可以分别与第一纺织物层610和第二纺织物层630相同或类似。
[0120] 纳米结构化层920可以包括具有纳米尺度的特征,其中纳米尺度的特征的排列/分布被构造为透射或反射远红外和太阳辐射波谱中的预定义集合的波长。换言之,纳米结构化层920可以是被构造为透射或反射远红外和太阳辐射波谱中的预定义集合的波长的选择性辐射滤波器。可以如本文所讨论的那样来选择纳米尺度的特征和/或纳米尺度的特征的排列/分布和远红外线辐射和太阳辐射波谱中的预定义集合的波长。优选地,纳米结构化层920是可渗透水蒸气的。
[0121] 在一些实施例中,纳米结构化层920可以包括掺杂有纳米颗粒的层。在一些实施例中,纳米结构化层920可以包括涂覆或掺杂有纳米颗粒的多孔膜。纳米颗粒可以由金属材料制成,金属材料例如但不限于,铝、钛、银、铜、金、锌、钴、镍、铂或其任意组合或其合金。在一些实施例中,纳米颗粒可以由金属氧化物制成,金属氧化物例如但不限于以上金属材料中的任何金属材料的金属氧化物。微孔膜可以由聚合材料组成,聚合材料例如但不限于多孔聚乙烯(PE)、多孔聚丙烯(PP)、多孔聚偏氟乙烯(PVDF)和多孔膨体聚四氟乙烯(ePTFE)。在一些实施例中,微孔膜可以由金属或金属氧化物组成,金属或金属氧化物包括但不限于,铝、铜、氧化铝、氧化和碳基结构(例如,字形阵列)。
[0122] 在一些实施例中,纳米结构化层920可以包括具有纳米尺度的表面特征的层。在一些实施例中,纳米尺度的表面特征可以包括纳米棒、纳米脊皱或纳米沟槽。纳米尺度的表面特征可以是周期性的纳米结构,其选择地陷波(吸收)或反射特定波长。纳米尺度的表面特征通过如下工艺中的一种或多种来生成:蚀刻、化学气相沉积和物理气相沉积。
[0123] 在一些实施例中,如图9B所示,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层940和纳米结构化层920。微孔水蒸气可渗透层940与以上关于图7A-7B讨论的微孔水蒸气可渗透层720或750相同或类似。在包括微孔水蒸气可渗透层940和纳米结构化层920这二者的实施例中,微孔水蒸气可渗透层940和纳米结构化层920可以协同工作以选择性地对期望的波长滤波。例如,微孔水蒸气可渗透层940可以被构造为选择性地滤波远红外波谱中的辐射,而纳米结构化层920可以被构造为选择性地滤波太阳辐射(例如,阻挡太阳辐射)。阻挡太阳辐射可以防止/减少人体对太阳辐射的暴露(即通过减小Ra的值来增加R的值(Ra在方程1中时负值,因为它是由环境产生的热量))。这可以有助于在参加温暖天气的室外活动时保持个体凉爽。
[0124] 图10A和10B示出根据一个实施例的一件服装(衬衫1000)的前面(图10A)和背面(图10B)。衬衫1000包括主体1002和袖子1004。在一些实施例中,整个衬衫1000可以使用本文所讨论的多层织物(例如,织物600、700、800、900)中的一种或多种来制造。在一些实施例中,衬衫1000的一部分,例如主体1002,可以使用本文所讨论的多层织物中的一种或多种来制造。处于在衬衫1000上不同的区域(例如,区域1010、1012、1014)可以使用不同的多层织物来制造。因此,不同的区域可以被构造为选择性地滤波不同的波长和/或一种或多种波长中的不同数量。可以通过改变一个或多个超材料的结构(例如,通过改变微孔层的孔隙率)、通过重叠一个或多个超材料层、和/或通过在每个区域使用不同的超材料来创建不同的区域。衬衫1000上的区域的数目和构造可以通过研究人体的不同生理过程来确定,如于2010年10月22日提交的第12/926,051号美国专利申请、现今的第8,910,313号美国专利中所讨论的,通过引用将其公开内容整体并入于此。
[0125] 作为非限制性示例,衬衫1000可以至少包括第一区域1010、第二区域1012和第三区域1014,如图10A和10B所示。第一区域1010、第二区域1012和第三区域1014可以包括被构造为选择性滤波特定的波长或波长范围的不同的超材料层和/或超材料层配置(例如,具有不同孔隙率的微孔水蒸气可渗透层)。作为非限制性的示例,第一区1010,位于个体肩膀上,可以包括被构造为阻挡大量太阳辐射的超材料层,因为大量的太阳辐射趋向于击中参加室外活动的个体的肩膀。因此,在第一区域1010阻挡太阳辐射可以有助于保持个体凉爽。区域的数量、位置和配置可以取决于如下项中的一个或多个:衬衫1000被设计用于的性别、衬衫1000是温暖天气的衬衫还是寒冷天气的衬衫、以及打算在室内还是室外使用衬衫1000。
[0126] 在一些实施例中,每个区域可以包括单独的和不同的超材料层或超材料层的集合。在一些实施例中,可以通过改变在一件服装上的期望位置处的单个超材料层的构造(例如,孔隙率或颗粒分布)来形成每个区域(例如,区域1010,其覆盖个体的肩膀)。在一些实施例中,一件服装的一个或多个区域可以没有超材料层。
[0127] 虽然图10A和10B示出了衬衫1000作为一件示例性服装,但是任何一件服装或者其部分都可以使用本文所讨论的多层织物来制造。这样的服装可以是但不限于长裤、短裤、打底裤、袜子、外套、大衣、帽子、袖子、鞋、毛衣、运动衫和手套。
[0128] 在一些实施例中,本文中所讨论的一个或多个层的一个或多个表面(例如,纺织物层、微孔层、衬底层和纳米结构化层)可以涂覆有超亲水纳米结构化涂层。这样的超亲水纳米结构化涂层可以促进汗水的吸收和蒸发。在一些实施例中,超亲水纳米结构化涂层可以包括二氧化钛。
[0129] 一些实施例可以包括一种多层织物,包括微孔水蒸气可渗透层,该微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外(FIR)辐射和太阳辐射,以及第一纺织物层,其接合至微孔水蒸气可渗透层。
[0130] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层包括金属材料。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层由金属材料构成。
[0131] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层包括涂覆有金属材料的微孔膜。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层由微孔金属层构成。
[0132] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括第二纺织物层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括布置在第一纺织物层和第二纺织物层之间的微孔水蒸气可渗透层。
[0133] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层包括延伸穿过微孔水蒸气可渗透层的开放微孔。
[0134] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括纳米结构化层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括纳米结构化层,纳米结构化层包括涂覆或掺杂有纳米颗粒的多孔膜。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括纳米结构化层,纳米结构化层包括掺杂有纳米颗粒的层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括纳米结构化层,纳米结构化层包括具有纳米尺度表面特征的层。
[0135] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层包括具有多个孔隙的多孔层,孔隙具有的孔隙尺寸偏差不大于+/-1.0微米。
[0136] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括作为选择性辐射滤波器的微孔水蒸气可渗透层,选择性辐射滤波器被配置为透射远红外线辐射和太阳辐射波谱中的预定义集合的波长。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括作为选择性辐射滤波器的纳米结构化层,作为选择性辐射滤波器被配置为透射远红外线辐射和太阳辐射波谱中的预定义集合的波长。
[0137] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括衬底层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,可以将微孔水蒸气可渗透层布置在衬底层上。
[0138] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层可以被配置为允许透射不超过10%的远红外线辐射。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层可以被配置为允许透射不超过5%的远红外线辐射。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层可以被配置为允许透射不超过1%的远红外线辐射。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射不超过10%的具有在8微米到12微米范围内的波长的远红外线辐射。
[0139] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层是具有孔隙尺寸在1.0微米至14.0微米范围内的多孔层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层可以是具有孔隙尺寸在2.0微米至14.0微米范围内的多孔层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层可以是具有孔隙尺寸在2.0微米至8.0微米范围内的多孔层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层是具有孔隙尺寸在1.0微米至2.0微米范围内的多孔层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层是具有孔隙尺寸在9.0微米至14.0微米范围内的多孔层。
[0140] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射不少于90%的太阳辐射。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射不少于95%的太阳辐射。
[0141] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层包括具有平均孔隙尺寸在2.0微米至8.0微米范围内的多孔层,其中多孔层具有不大于+/-1.0微米的孔隙尺寸偏差。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层包括具有平均孔隙尺寸在9.0微米至14.0微米范围内的多孔层,其中多孔层具有不大于+/-1.0微米的孔隙尺寸偏差。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层包括具有平均孔隙尺寸在1.0微米至2.0微米范围内的多孔层,其中多孔层具有不大于+/-0.5微米的孔隙尺寸偏差。
[0142] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射100%的远红外线辐射。
[0143] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层是具有大于14.0微米孔隙尺寸的多孔层。
[0144] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括被配置为阻挡太阳辐射的纳米结构化层。
[0145] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括至少一个涂覆有超亲水纳米结构化涂层的层。
[0146] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层包括具有大于14.0微米的平均孔隙尺寸的多孔层,其中多孔层具有不大于+/-1.0微米的孔隙尺寸偏差。
[0147] 一些实施例可以包括一种多层织物,其具有微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层具有在1.0微米至14.0微米范围内的孔隙尺寸,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外线(FIR)辐射和太阳辐射,以及接合至微孔水蒸气可渗透层的第一纺织物层。
[0148] 一些实施例可以包括一种多层织物,其具有微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层具有大于或等于14.0微米的孔隙尺寸,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外线(FIR)辐射和太阳辐射,以及接合至微孔水蒸气可渗透层的纺织物层。
[0149] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,多层织物可以包括被配置为阻挡太阳辐射的纳米结构化层。
[0150] 一些实施例可以包括一件服装,其具有多层织物,多层织物具有微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外(FIR)辐射和太阳辐射,以及接合至微孔水蒸气可渗透层的纺织物层。
[0151] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,该件服装可以从有以下各项构成的组中选择:衬衫、长裤、短裤、打底裤、袜子、外套、大衣、帽子、袖子、鞋、毛衣、运动衫和手套。
[0152] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,该件服装可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层是具有孔隙尺寸在1.0微米至14.0微米范围内的多孔层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,该件服装可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层是具有孔隙尺寸在9.0微米至14.0微米范围内的多孔层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,该件服装可以包括微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层是具有大于14.0微米的孔隙尺寸的多孔层。
[0153] 一些实施例可以包括一种制造织物的方法,包括在衬底层上沉积微孔水蒸气可渗透层,微孔水蒸气可渗透层被配置为允许透射远红外线(FIR)辐射和太阳辐射,以及在微孔水蒸气可渗透层之上布置第一纺织物层。
[0154] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,该方法可以包括沉积包括金属层的微孔水蒸气可渗透层。在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,该方法可以包括使用从由以下各项构成的组中选择的工艺来沉积微孔水蒸气可渗透层:气相沉积、电化学沉积和激光穿孔。
[0155] 在本文所讨论的各种实施例中的任一实施例中,该方法可以包括一种衬底层,衬底层包括第二纺织物层。
[0156] 应该理解的是,具体实施方式部分、而不是发明内容和摘要部分,意在解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐明如发明人所设想到的本发明的一个或多个但不是所有的示例性实施例,并且因此,其意图不是以任何方式限制本发明和所附的权利要求。
[0157] 借助于功能构建,以上已经对本发明进行了描述,图解了指定功能的实现形式及其关系。为描述的方便,本文已经任意地定义了这些功能构建块的边界。只要指定功能和其关系被适当地执行,可以定义供替换的边界。
[0158] 具体实施例的前述描述充分地揭示了本发明的一般性质,从而其他人通过应用本领域内的知识能够针对各种应用容易地修改和/或调整这些具体实施例,而无需过度实验,也不脱离本发明的一般概念。因此,基于本文给出的教导和指引,这样的调整和修改意在落在所公开的实施例的等同范围内和含义内。应当理解,本文使用的措辞和术语是出于描述而不是限制的目的,从而本说明书的术语或措辞将被熟练技术人员根据教导和指引进行解释。
[0159] 本发明的宽度和范围不应受以上描述的示例性实施例中的任一实施例的限制,而是应当仅根据如下权利要求和它们的等同含义来限定。
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