專利名稱：在微小溫度變化下改變形狀的形狀記憶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及結(jié)合形狀記憶元件的裝置及其改進(jìn)，尤其涉及與人體或動(dòng)物體密切接觸地佩戴或設(shè)置在身體中的裝置的使用，例如珠寶飾物、刺穿裝置或醫(yī)療設(shè)備以及植入物。
在諸多金屬合金中，擁有形狀記憶的能力實(shí)際上是這樣一個(gè)事實(shí)的結(jié)果，即隨著溫度變化這種合金會(huì)經(jīng)歷從奧氏體狀態(tài)向馬氏體狀態(tài)的可逆轉(zhuǎn)變。從奧氏體相態(tài)到馬氏體相態(tài)的轉(zhuǎn)變顯示了溫度的滯后現(xiàn)象，參見(jiàn)

圖1中的說(shuō)明。但是相態(tài)的轉(zhuǎn)變不能僅通過(guò)溫度的一個(gè)單一值而必須通過(guò)四個(gè)溫度來(lái)加以表征MS和MF、AS和AF分別表示了馬氏體和可逆馬氏體的轉(zhuǎn)變開(kāi)始和結(jié)束溫度。因此，當(dāng)由這樣的合金制成的物品被冷卻到低于Mf溫度時(shí)，很容易從其初始結(jié)構(gòu)變形為新的結(jié)構(gòu)。所以，當(dāng)變形的物品被加熱時(shí)，在AS到Af溫度段它將恢復(fù)到初始結(jié)構(gòu)狀態(tài)。形狀記憶材料能夠被形成可依賴溫度激活的形狀記憶元件(SME)。
眾所周知，許多形狀記憶合金(SMA)也表現(xiàn)出超彈性。當(dāng)一個(gè)具有超彈性的SMA樣品在高于Af溫度(因此奧氏體狀態(tài)是穩(wěn)定的)但低于Md(即使在壓力下也能夠形成馬氏體結(jié)構(gòu)的最大溫度)下受壓時(shí)，它首先發(fā)生彈性變形，然后在一個(gè)臨界壓力時(shí)開(kāi)始在壓力誘導(dǎo)馬氏體形成的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)變。當(dāng)釋放壓力時(shí)，馬氏體變得不穩(wěn)定并轉(zhuǎn)變回奧氏體，表現(xiàn)為樣品回復(fù)到它的初始形狀。與溫度誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變相類似，壓力誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變也表現(xiàn)出壓力滯后現(xiàn)象。
現(xiàn)在，人們可以在較廣范圍的實(shí)際應(yīng)用中和利用了形狀記憶及超彈性性質(zhì)的產(chǎn)品中看到形狀記憶合金。然而，形狀記憶元件在實(shí)際裝置中的應(yīng)用過(guò)程中還存在幾個(gè)缺點(diǎn)，而其中的兩點(diǎn)就與本發(fā)明有關(guān)。
首先，對(duì)于許多形狀記憶合金來(lái)說(shuō)，當(dāng)其在奧氏體狀態(tài)和馬氏體狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變時(shí)，存在很大的滯后現(xiàn)象。而且，{AS-AF}和{MS-MF}這兩個(gè)轉(zhuǎn)變范圍可能會(huì)很大。結(jié)果，一個(gè)SMA元件的狀態(tài)恢復(fù)可能就需要幾十?dāng)z氏度的溫度偏移或幾百M(fèi)Pa的壓力偏移。因此，對(duì)于結(jié)合形狀記憶元件的裝置，其活化和失活就需要幾十度(或幾百M(fèi)Pa)的溫度(壓力)偏移。例如，商用的近乎等原子的二元鎳-鈦合金就有大約40℃的滯后寬度。而總的轉(zhuǎn)變范圍{AF-MF}很容易就會(huì)超過(guò)60℃。例如，如果用于佩戴的如珠寶飾物的裝置的活化溫度接近于人體溫度(30至35℃)，而失活溫度低于-20℃，那么這種裝置的實(shí)際應(yīng)用就會(huì)受到限制。為了移除該裝置就需要將人體的某部分浸入鹽/冰混合物中，而在一個(gè)深度冷凍的環(huán)境中不僅是不實(shí)際的而且會(huì)使珠寶飾物佩戴者非常不舒服。
其次，由于形狀記憶合金對(duì)于組成成分和處理手段非常敏感，所以要精確控制它的轉(zhuǎn)變溫度是很困難的。其結(jié)果就是包含有SMA元件的裝置的活化溫度和失活溫度難于控制。
上述因素綜合起來(lái)就限制了由形狀記憶元件驅(qū)動(dòng)的裝置在諸多領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。在很多情況下，人們希望裝置能夠在一個(gè)小的溫度范圍內(nèi)被驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)溫度能夠易于控制或能被更精確地設(shè)定。
因此，也就需要開(kāi)發(fā)一種方法使得SMA裝置的活化溫度和失活溫度易于控制，同時(shí)可以減少滯后作用和轉(zhuǎn)變范圍。而這尤其與接近人體或人體使用的裝置密切相關(guān)。
改變形狀記憶裝置的滯后作用影響的方法在涉及鎳鈦合金的GB-2142724中已進(jìn)行過(guò)討論。對(duì)于目前最常用的商用鎳鈦合金，通常會(huì)發(fā)生兩種轉(zhuǎn)變●2至5℃的熱滯后和約1.5至2％的最大剪應(yīng)變的R相轉(zhuǎn)變；●通常是20至30℃的熱滯后和超過(guò)10％的最大剪應(yīng)變的馬氏體轉(zhuǎn)變。
在多數(shù)形狀記憶應(yīng)用中，馬氏體轉(zhuǎn)變是作為形狀記憶元件的基礎(chǔ)來(lái)加以使用的。這是因?yàn)楦叩募魬?yīng)變能夠得到更大的撓度(deflection)。而由于低剪應(yīng)變使得R相沒(méi)有太大的用處，因此R相轉(zhuǎn)變通常被認(rèn)為是非正常態(tài)。多數(shù)情況下，在冷卻過(guò)程中R相會(huì)超過(guò)馬氏體轉(zhuǎn)變大約30℃，但在加熱時(shí)基本保持一致。雖然GB-2142724中認(rèn)為可以利用鎳鈦合金的可逆R相轉(zhuǎn)變用于驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，但溫度上的接近使得在實(shí)際應(yīng)用中只使用R相變得很困難。
偏置元件在改變包含形狀記憶元件的裝置的活化溫度中的用途是人們所熟知的，如US-5261597和US-4523605中已經(jīng)進(jìn)行過(guò)討論了。在這些情況下，偏置元件的使用只略微改變了滯后現(xiàn)象，但仍然在活化溫度和失活溫度之間保持了幾十?dāng)z氏度的差值。例如，在US-4523605中，盡管使用了機(jī)械偏置，但鎳鈦合金的整個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程中的溫度滯后依然超過(guò)了20℃。
珠寶飾物中使用形狀記憶材料是人們所熟知的，這方面的很多例子可以參見(jiàn)DE-19934312、EP-0313070和US 6,183,490。
在DE-19934312中，為了保持裝飾品的展示效果，使用了超彈性狀態(tài)的形狀記憶材料。超彈性性質(zhì)一般特別在保證優(yōu)質(zhì)珠寶飾物彎曲或撓曲后恢復(fù)初始形狀而沒(méi)有機(jī)械硬化、剩余折痕或類似變形的過(guò)程中加以使用。展示的物品可能有所不同，但珠寶飾物在佩戴之后看上去的效果是相同的，除非手工重新加工后使其具有了不同的外觀。
在EP-031070中，諸如戒指、手鐲等珠寶飾物帶狀物都是通過(guò)將形狀記憶金屬線的纏繞部分相交疊而制成的。為了在佩戴時(shí)保持其原有形狀，這些帶狀物一般都帶有裝飾物并且在其中使用了超彈性狀態(tài)的形狀記憶材料，這樣溫度的變化對(duì)于首飾的佩戴和摘除及是否合適都不會(huì)有什么影響。與DE-19934312中的款式類似，EP-0313070中的珠寶飾物一旦被佩戴在人體上，就成為了一件靜態(tài)的裝飾物。雖然佩戴時(shí)暫時(shí)可能有所變形，但這種珠寶僅利用了形狀記憶材料的超彈性性質(zhì)，因此對(duì)于它的外形和形狀保持性來(lái)說(shuō)也就只能在適于佩戴的條件下使用。值得一提的是，這種裝置中所用的金屬線的規(guī)格是很細(xì)的(例如直徑0.7mm)，同時(shí)在其加工中用一個(gè)很小的作用力就能夠?qū)⑵湔归_(kāi)。這個(gè)很小的作用力撤銷后，這件首飾就可以恢復(fù)到其在自由空間中應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的初始形狀。由于打開(kāi)超彈性元件只需很小的作用力，因此具有不同大小的人或人體某部位(如手指、手腕)都可以佩戴這種珠寶。如果手指、手腕等人體部位比戒指/手鐲的內(nèi)徑粗，那么因?yàn)槠渲械男螤钣洃浗饘倬€的規(guī)格很細(xì)，超彈性元件也只會(huì)對(duì)人體的該部位施加一個(gè)很溫和的壓力。
在US 6,183,490中，為了使身體上的穿孔點(diǎn)在最初形成后還一直保持，公開(kāi)了一種飾釘裝置。在此裝置中，在耳垂后面的固定部件內(nèi)有一個(gè)突起出現(xiàn)在飾釘背面，以便能夠不易察覺(jué)地在適當(dāng)?shù)奈恢霉潭ㄗ♀o扣。形狀記憶材料只是用來(lái)提供力學(xué)固定作用，而這也只是所討論的諸多固定裝置中的一個(gè)實(shí)施例。
在珠寶世界里，尋找能夠吸引佩戴者的款式和樣式是一個(gè)始終存在的問(wèn)題，而本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供改進(jìn)的珠寶飾物裝置。本發(fā)明的另一目的則是提供結(jié)合了由形狀記憶材料(如形狀記憶合金)形成的元件的改進(jìn)珠寶飾物裝置。而為制造這種珠寶飾物提供改進(jìn)的方法也是本發(fā)明的目的之一。
本發(fā)明可以提供包含形狀記憶元件和偏置元件的裝置，其中形狀記憶元件和偏置元件相互協(xié)作可以獲得具有活化溫度和失活溫度的裝置，而活化溫度TA和失活溫度TD的差值是10℃或更小，優(yōu)選是7℃或更小，更優(yōu)選是5℃或更小。偏置元件可以與形狀記憶元件相結(jié)合使得活化狀態(tài)下形狀記憶元件上的應(yīng)力低于失活狀態(tài)時(shí)其上的應(yīng)力，因此與單獨(dú)使用形狀記憶元件的轉(zhuǎn)變范圍相比，這時(shí)裝置的轉(zhuǎn)變范圍就會(huì)變小。此時(shí)的應(yīng)力可能是彎曲應(yīng)力。當(dāng)然，裝置也可以包含閉鎖元件，這樣所述形狀記憶元件的運(yùn)動(dòng)就會(huì)受到限制，因此裝置的轉(zhuǎn)變范圍也會(huì)減小。形狀記憶元件和偏置元件可以相互結(jié)合使用以便形狀記憶元件在偏置元件的作用下彎曲，這樣能夠減小裝置的轉(zhuǎn)變范圍。若形狀記憶元件和偏置元件結(jié)合使用后使得偏置元件在形狀記憶元件的作用下彎曲，那么也能夠減小裝置的轉(zhuǎn)變范圍。因此，當(dāng)將裝置置于一個(gè)熱量梯度中時(shí)，裝置會(huì)重復(fù)地激活和失活。該裝置優(yōu)選表現(xiàn)出具有在20至32℃的范圍內(nèi)的失活溫度的熱滯后現(xiàn)象。該裝置具有在25℃至35℃范圍內(nèi)的活化溫度。任一這樣的裝置優(yōu)選被包括在如項(xiàng)鏈、手鐲或飾針的珠寶飾物中。
本發(fā)明還提供了包括多個(gè)部件的珠寶飾物，這些部件適于在彼此之間進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，從而能夠改變所述珠寶飾物的外部可見(jiàn)形狀或結(jié)構(gòu)。這種珠寶飾物還可進(jìn)一步包括形狀記憶元件和偏置元件，兩者組合就可以引起所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而這種形狀記憶元件表現(xiàn)出具有上限和下限溫度轉(zhuǎn)變范圍的熱滯后現(xiàn)象，上限溫度轉(zhuǎn)變范圍是10℃或更小，優(yōu)選是7℃或更小，更優(yōu)選是5℃或更小。
所述形狀記憶元件的上限轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度AS在18至25℃的范圍內(nèi)，所述形狀記憶元件的上限轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度AF在23℃至30℃的范圍內(nèi)。
所述部件可以在至少兩個(gè)不同的外觀或結(jié)構(gòu)之間自動(dòng)循環(huán)。當(dāng)這種珠寶飾物被設(shè)置于人體部位時(shí)，這些部件就可以在不同的外觀或結(jié)構(gòu)之間自動(dòng)移動(dòng)或循環(huán)。
所述珠寶飾物可以包括飾針或項(xiàng)鏈，而所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以用來(lái)在外部可見(jiàn)閉合的/合攏的形狀或結(jié)構(gòu)和外部可見(jiàn)的打開(kāi)的形狀或結(jié)構(gòu)之間移動(dòng)所述部件或使所述部件循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明，所述形狀記憶元件和偏置元件構(gòu)成這種裝置。
因此，此發(fā)明提供了改進(jìn)的裝置，其活化溫度和失活溫度之間的差值非常小，并且易于控制活化和失活溫度。
參考以下附圖描述本發(fā)明。
圖2示出了偏置力影響的示意圖。顯示了特性P隨溫度T的變化。通過(guò)施加較大的偏置力，轉(zhuǎn)變溫度將向較高溫度處偏移。
圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，即利用局部轉(zhuǎn)變來(lái)減少滯后現(xiàn)象。從位置1到位置2的運(yùn)動(dòng)(反之亦然)僅涉及一個(gè)局部轉(zhuǎn)變。而由于這個(gè)局部轉(zhuǎn)變使得活化溫度TA和失活溫度TD之間的差值變小。
圖4是不同偏置系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)變范圍的影響情況的示意圖。
圖5a和圖5b示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用彈簧機(jī)械裝置的裝置的兩種狀態(tài)。
圖5c示出當(dāng)將圖5a和圖5b中所示的裝置放置在臨近熱源處時(shí)，該裝置的滯后回路。
圖5d至圖5i示出在激活狀態(tài)下，在形狀記憶元件里具有較小應(yīng)力時(shí)本發(fā)明的可選實(shí)施例。
圖6a和圖6b示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的不使用彈簧機(jī)械裝置的裝置的兩種狀態(tài)。
圖6c示出當(dāng)圖5a和圖5b所示的裝置放置在臨近熱源處時(shí)的兩個(gè)半穩(wěn)定位置P1和P2的滯后回路。
圖7a和圖7b示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的飾針的兩個(gè)狀態(tài)。
圖7c和圖7d示出圖7a和圖7b所示的飾針的激活裝置的兩個(gè)狀態(tài)。
圖8a示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的帶有可移動(dòng)花形的項(xiàng)鏈。
圖8b和圖8c示出圖8a所示的項(xiàng)鏈的激活裝置的兩個(gè)狀態(tài)，該裝置被置于一個(gè)溫度梯度時(shí)會(huì)被循環(huán)激活。
本發(fā)明將通過(guò)詳細(xì)描述形狀記憶元件的滯后現(xiàn)象和轉(zhuǎn)變范圍，以及裝置的活化溫度與失活溫度間的差距如何得以縮小來(lái)進(jìn)行討論。本發(fā)明中，TA和TD之間的差值是10℃或更小，優(yōu)選是7℃或更小，最優(yōu)選是5℃或更小。而下面的方法中，隨意組合就可以達(dá)到這樣的水平。本實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)非常緊密的設(shè)計(jì)。這對(duì)于珠寶飾物的設(shè)計(jì)十分重要，因?yàn)榇藭r(shí)任何移動(dòng)部件都必須足夠小以便不會(huì)破壞整件首飾的藝術(shù)外觀。形狀記憶元件的轉(zhuǎn)變范圍具有低滯后性的形狀記憶合金的使用如圖1所示，形狀記憶合金在轉(zhuǎn)變和逆轉(zhuǎn)變之間表現(xiàn)出一種滯后性。因此，由形狀記憶元件所驅(qū)動(dòng)的裝置在形狀變化的正、逆形狀變化之間將表現(xiàn)出一種溫度滯后，這種溫度的滯后可以定義為溫度差，例如在圖1中所示的滯后曲線的中心或中線(水平的)。而這種形狀記憶元件所固有滯后性就會(huì)在所有使用了這一材料的裝置中反映出來(lái)?，F(xiàn)在許多形狀記憶合金使用的都是近等原子的二元鎳-鈦合金。這種合金通常具有約40℃的滯后寬度。然而特殊合金則表現(xiàn)出低得多的滯后性。例如銅為基本元素的形狀記憶合金，如Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni，特別是單晶體Ni-Ti-X合金，尤其是Ni-Ti-Cu-X合金(X可以是Fe、Cr等)，以及單晶體Ni-Ti合金和Ni-Ti-X合金，在這些合金中利用了R相轉(zhuǎn)變，特別是Ni-Ti-Fe合金金為基本元素的形狀記憶合金及單晶體。
將這種低滯后性合金的元件和裝置結(jié)合，那么這些裝置也就會(huì)表現(xiàn)出較低的滯后性。
另外很重要的一點(diǎn)是，滯后曲線的上、下限轉(zhuǎn)變范圍{As-Af}、{Ms-Mf}是真實(shí)存在的。圖1示出為了從活化溫度Ta下的“打開(kāi)”狀態(tài)轉(zhuǎn)變到失活溫度Td下的“閉合”狀態(tài)(反之亦然)，就必須對(duì)滯后現(xiàn)象和這兩個(gè)轉(zhuǎn)變范圍加以克服。較大的溫度轉(zhuǎn)變范圍會(huì)導(dǎo)致這種裝置的緩慢/停滯作用。
因此，為了使活化和失活溫度之間的差別最小，轉(zhuǎn)變范圍也應(yīng)當(dāng)最小化。例如，可以通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)暮辖鸷瓦m宜的工藝過(guò)程使轉(zhuǎn)變范圍最小。而基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)就可以做到這一點(diǎn)。因此，通過(guò)選擇具有低滯后性和/或轉(zhuǎn)變范圍較小的形狀記憶合金的元件，就可以獲得具有較低活化溫度和失活溫度差值的裝置。但是，如何設(shè)置正確的活化溫度依然是一個(gè)問(wèn)題。通過(guò)使用偏置元件調(diào)整轉(zhuǎn)變溫度和減少滯后現(xiàn)象形狀記憶合金的轉(zhuǎn)變溫度依賴于組成和工藝過(guò)程。因此，在某種程度上可以通過(guò)控制組成和加工工藝來(lái)控制轉(zhuǎn)變溫度。然而，要非常精確地通過(guò)這種方法對(duì)形狀記憶合金的轉(zhuǎn)變溫度加以控制卻是十分困難的。
在多數(shù)由形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的裝置中，形狀記憶元件與偏置元件的作用正好相反。所以，SMA元件產(chǎn)生了作用力和運(yùn)動(dòng)來(lái)用于加熱。最簡(jiǎn)單的操作方式就是SMA金屬線反作用于恒定作用力。眾所周知，當(dāng)偏置作用力增加時(shí)，轉(zhuǎn)變穩(wěn)定性也將增加，由圖2中圖示說(shuō)明可以看出。因此，通過(guò)適當(dāng)選擇偏置元件和安裝可調(diào)的偏置元件，就能夠?qū)ρb置的活化溫度和失活溫度進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)節(jié)。
所以，對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)變溫度的精確控制可以在適當(dāng)選擇偏置元件進(jìn)行最后調(diào)整和(或)安裝可調(diào)偏置元件(如壓縮彈片和螺釘)來(lái)調(diào)節(jié)彈片的初始偏差之后，通過(guò)適當(dāng)選擇形狀記憶元件的組成和加工工藝來(lái)獲得。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，偏置系統(tǒng)中的滯后差值(以℃表示)總體上低于無(wú)壓力的形狀記憶元件的滯后差值。因此，偏置元件也可用于減少裝置的滯后現(xiàn)象。通過(guò)利用局部轉(zhuǎn)變減少滯后現(xiàn)象和轉(zhuǎn)變范圍滯后差值(以℃表示)與所涉及的轉(zhuǎn)變數(shù)量近似成比例。因此，一個(gè)循環(huán)的局部轉(zhuǎn)變表現(xiàn)出較小的滯后和局部轉(zhuǎn)變范圍，如圖3所示。而TD和TA之間的差值也減少了。局部轉(zhuǎn)變可通過(guò)兩種方式得到基本實(shí)現(xiàn)。
1.裝置可以設(shè)計(jì)成在加熱和/或冷卻過(guò)程中用閉鎖元件防止其進(jìn)一步的形狀變化。這樣，活化溫度與失活溫度之間的差值就會(huì)降低。
2.外部條件的變化也能引起局部轉(zhuǎn)變。例如，可以將形狀記憶元件放在一個(gè)溫暖物體上或放入該物體中(如人體)。加熱或冷卻時(shí)，若SMA元素的溫度為最大，則人體溫度將最小。當(dāng)人體溫度在MS和MF之間或AS和AF之間時(shí)，就可以獲得具有活化溫度和失活溫度的較小差值的局部轉(zhuǎn)變。利用不斷減少的偏置壓力減小轉(zhuǎn)變范圍在結(jié)合SMA元件的多數(shù)裝置中，當(dāng)SME元件被激活時(shí)，偏置元件對(duì)SMA元件施加了(i)恒定的或(ii)增大的偏置應(yīng)力，如圖4所示。在恒定偏置力的作用下，轉(zhuǎn)變溫度范圍{AF-AS}和{MS-MF}幾乎不受影響。而第二種情況下，轉(zhuǎn)變范圍就會(huì)不斷增大。因此，活化溫度和失活溫度之間的溫差也會(huì)隨之增加。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了偏置系統(tǒng)，偏置元件和形狀記憶元素在該偏置系統(tǒng)中結(jié)合，以便在較高溫度時(shí)SMA元件上的偏置壓力能逐漸減小。在這一情況下，轉(zhuǎn)變溫度范圍{AF-AS}和{MS-MF}將減小。因此，活化溫度TA和失活溫度TD之間的溫差也隨之減小。而這種轉(zhuǎn)變范圍的縮小引起了近似于“微動(dòng)(snap-action)”的激活行為，同時(shí)減小了用于改變SME狀態(tài)所需的溫度變化。通過(guò)彎曲減小轉(zhuǎn)變范圍微動(dòng)原理本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例包括了這樣的裝置，其偏置元件和SMA元件中的一個(gè)會(huì)在冷卻時(shí)彎曲而在受熱時(shí)“反向彎曲”。參考如圖5a、圖5b所示的裝置，如圖5c所示，例如一個(gè)形狀記憶薄片被一偏置元件壓縮，而這一偏置元件可以是預(yù)先偏置的壓縮彈簧，那么冷卻時(shí)SMA元件的形狀變化幾乎發(fā)生在一個(gè)恒定溫度(失活溫度)下，而受熱時(shí)的反向形狀變化也幾乎發(fā)生在一個(gè)恒定溫度(活化溫度)下。SME的穩(wěn)定狀態(tài)是一個(gè)如圖5a所示的平展薄片。一個(gè)支撐體2用于支持它，同時(shí)該薄片緊貼著一個(gè)諸如彈簧這樣的壓縮偏置元件4，而偏置元件作用于與其共面的細(xì)長(zhǎng)的SME6。高于活化溫度時(shí)，這個(gè)細(xì)長(zhǎng)的SME6(如薄片或細(xì)棒)是直的。而當(dāng)冷卻時(shí)，由于偏置元件4所施加的壓縮力使得SME6力量變?nèi)?，因此筆直的形狀就變得不穩(wěn)定了。這樣，在一個(gè)臨界溫度時(shí)SME6就會(huì)彎曲為如圖5b所示的曲線形狀。當(dāng)隨后再加熱時(shí)，在一個(gè)更高的溫度下就會(huì)發(fā)生反向作用，彎曲了的SME6獲得機(jī)械作用力并“反向彎曲”恢復(fù)到初始形狀。總之，由于微動(dòng)原理的存在，幾個(gè)轉(zhuǎn)變范圍都會(huì)減小到一個(gè)幾乎恒定的單一溫度值，如圖5c所示。
本發(fā)明中也包括了一些提高或調(diào)整彎曲效應(yīng)的方法。例如，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的SMA元件6(如薄片狀或細(xì)棒狀)，可以通過(guò)弱化例如使SME6中間部分變細(xì)來(lái)增加或調(diào)整其彎曲程度。而微動(dòng)原理應(yīng)用于包含SMA元件的裝置中并不僅限于這個(gè)例子，還可以用于許多不同的裝置中。同時(shí)，其中的SMA元件也不限于薄片狀或細(xì)棒狀。
圖5d至圖5i示出了偏置元件的多種設(shè)計(jì)形式。圖5d中，偏置元件4例如一個(gè)拉緊的彈簧與一個(gè)細(xì)長(zhǎng)SME6的兩端相連。拉緊的彈簧對(duì)SME6施加了壓縮力從而使得它在低于某臨界溫度時(shí)開(kāi)始彎曲，如圖5e所示。而在圖5f中，一個(gè)重物8作為偏置元件放在細(xì)長(zhǎng)的SME6上面。如圖5g所示，SME6在低于臨界溫度時(shí)彎曲。盡管重物8所施加的作用力是恒定的，但作用在SME6中間的彎曲力矩(即壓力)在較低溫度時(shí)會(huì)比較大。
除了SME彎曲外，偏置元件還能夠通過(guò)彎曲或降低偏置力產(chǎn)生其它有用作用。圖5h和圖5i示出了實(shí)施例。其中偏置元件是一個(gè)彈簧條，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)的SME6(細(xì)棒狀、條狀或片狀)處于活化狀態(tài)(高溫、堅(jiān)硬的狀態(tài))時(shí)彈簧條是彎曲的，如圖5h所示。而當(dāng)溫度降低時(shí)，SME6變軟從而發(fā)生彎曲，如圖5i所示。通過(guò)SME6和偏置元件4的機(jī)械連接，活化狀態(tài)和失活狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)就能被激活。這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)緊密并有效的雙向作用轉(zhuǎn)換。當(dāng)熱源8靠近SME6時(shí)，就能夠產(chǎn)生循環(huán)作用(見(jiàn)下文)。
微動(dòng)原理也可以用于所謂的開(kāi)關(guān)致動(dòng)裝置中。溫度梯度中裝置的行為恒溫條件下裝置的行為/反應(yīng)本發(fā)明的實(shí)施例中包括裝置，其中SMA元件會(huì)沿與過(guò)程梯度減少相反的方向移動(dòng)，例如向高于環(huán)境溫度的熱源移動(dòng)。這里存在一個(gè)溫度梯度，即隨著與熱源距離的增加，溫度不斷降低。裝置的行為尤其與所述微動(dòng)原理相關(guān)。正如圖5a和圖5b所示，圖5中的實(shí)施例靠近熱源8表現(xiàn)出這樣的行為。在失活狀態(tài)下，細(xì)長(zhǎng)的SME6是彎曲的(圖5b)并且接近于熱源8。而通過(guò)熱源8的熱量傳遞，SME6的溫度將會(huì)增加。在臨界活化溫度下，SME6將“反向彎曲”并遠(yuǎn)離熱源8(圖5a)。由于溫度梯度的存在，SME6將開(kāi)始冷卻。而在臨界失活溫度下，它又會(huì)重新彎曲。只要存在溫度梯度，這一循環(huán)運(yùn)動(dòng)(圖5c中的ABCD，SME所經(jīng)歷的溫度梯度以從溫度Te到Ts的曲線表現(xiàn)出來(lái))就將不斷重復(fù)。該循環(huán)持續(xù)周期的大小不僅依賴于熱量梯度，而且還可通過(guò)前面提到的裝置設(shè)計(jì)、形狀記憶元素的選擇及加工工藝和整個(gè)裝置的熱量大小加以控制。很明顯，當(dāng)熱量梯度相對(duì)較小時(shí)，就必須選擇具有非常低滯后性的形狀記憶元件，這與前面為進(jìn)一步降低滯后現(xiàn)象和轉(zhuǎn)變溫度所述的方法是一致的。
正如圖6a至圖6c所示，為了在熱量梯度下獲得裝置的迅速明顯的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選利用微動(dòng)原理(小的轉(zhuǎn)變范圍)。在圖6a和圖6b中，形狀記憶元件6被限制在支撐體2的凹槽中，支撐體2具有靠近其上表面的凹槽3，SME6正好可以放在其中。通過(guò)將偏置元件4如壓縮彈簧垂直作用于SME6中部，SME6可受到偏置元件4的偏置作用。此時(shí)的轉(zhuǎn)變范圍高于圖5c(無(wú)微動(dòng))中的范圍。這種情況下，SME6可以在兩個(gè)半穩(wěn)定位置中找到一個(gè)適合的位置或者是由滯后閉環(huán)中的位置B(彎曲點(diǎn)的位置P2)所決定的SME位置；或者是由滯后閉環(huán)中D(位置P1)決定的位置點(diǎn)。值得一提的是，失活狀態(tài)下(低溫狀態(tài))彈簧4所施加的力比較低，而且雖然彎曲情況很明顯但SME6中的彎曲應(yīng)力卻比較低。這樣的裝置能夠根據(jù)裝置是從C位置還是A位置開(kāi)始的來(lái)向兩個(gè)半穩(wěn)定位置中的一個(gè)運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)環(huán)境條件再次改變時(shí)，裝置又能處于另一半穩(wěn)定位置。該裝置是一種機(jī)械雙穩(wěn)觸發(fā)器或開(kāi)關(guān)。飾針對(duì)環(huán)境溫度微小改變的反應(yīng)傳統(tǒng)飾針具有固定形狀。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，飾針設(shè)置有熱激活移動(dòng)部件。當(dāng)局部溫度改變時(shí)，這些部件就會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。一個(gè)實(shí)例就是飾針別在衣服上但置于外套里(或類似)。此時(shí)，飾針的溫度相對(duì)接近于人體溫度。當(dāng)脫去外套時(shí)，飾針局部溫度將降至接近室溫，從而引起飾針中移動(dòng)部件的激活反應(yīng)，即或者閉合或者開(kāi)啟。
還有其它引起微小溫度變化的來(lái)源。如，當(dāng)人在漫步時(shí)局部溫度比人在安靜地坐在椅子上更接近于室溫。而人從一個(gè)溫暖房間進(jìn)入一個(gè)較冷的地方(反之亦然)或者室內(nèi)溫度本身的改變可以成為另一個(gè)例子。
飾針中的移動(dòng)部件會(huì)對(duì)微小的溫差產(chǎn)生反應(yīng)。正如本發(fā)明的實(shí)施例所示，飾針12具有裝飾性的結(jié)構(gòu)，例如圖7a和圖7b所示的帶有可運(yùn)動(dòng)羽毛16的孔雀形狀14。這些羽毛16通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的裝置驅(qū)動(dòng)，即偏置元件4例如可彎曲金屬線反作用于細(xì)長(zhǎng)柱狀的形狀記憶元件6(如圖7c、圖7d所示)。飾針12原理上是與圖6中所示實(shí)施例類似的機(jī)械雙穩(wěn)觸發(fā)器裝置。如圖7c所示，金屬線彈簧4是彎曲的，并且當(dāng)溫度較高(形狀記憶元件的活化狀態(tài))時(shí)，會(huì)對(duì)形狀記憶元件6施加一個(gè)很大的彎曲力矩。SME6被放置在支持體2上。這種狀態(tài)下，形狀記憶元件非常堅(jiān)硬幾乎是筆直的。而當(dāng)溫度降低時(shí)，形狀記憶元件6變?nèi)跬瑫r(shí)易于彎曲了(圖7d)。這一運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)聯(lián)接體7用以移動(dòng)羽毛16。為了限制運(yùn)動(dòng)(局部轉(zhuǎn)變)，使用了閉鎖元件9，它可以反作用于是支持體2的一部分的停動(dòng)裝置11。
這一實(shí)施例采用以下特征使TA-TD之間的差值是10℃或更小，優(yōu)選是7℃或更小、更優(yōu)選是5℃或更小。-具有很低滯后性的形狀記憶元件的使用-從“Centro Atomico Boriloche”(AV Bustillo9,500；8400 San Carlosde Argentina，聯(lián)系人Marcos Sade)獲得的Cu-Zn-Al單晶體。由這些Cu-Zn-Al單晶體切割出小的柱狀元件。然后進(jìn)行適宜的加熱處理，如先在120℃加熱50分鐘后再在825℃加熱30分鐘。-應(yīng)用偏置應(yīng)力調(diào)整轉(zhuǎn)變范圍。這可以通過(guò)選擇預(yù)偏置的彈簧得以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)調(diào)整初始偏置應(yīng)變值，可以將活化溫度和失活溫度轉(zhuǎn)變至一個(gè)適當(dāng)?shù)闹怠?使用局部轉(zhuǎn)變來(lái)減少滯后現(xiàn)象和減少轉(zhuǎn)變范圍。由于羽毛的移動(dòng)只被允許在一個(gè)有限的轉(zhuǎn)變空間內(nèi)，所以形狀記憶薄片的形狀改變也是有限的。出于上述原因，整個(gè)運(yùn)動(dòng)要由一個(gè)閉鎖元件來(lái)限制。通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)移范圍的大小和形狀記憶柱體的確切位置及尺寸，就可以對(duì)局部轉(zhuǎn)變的程度加以控制。而可選地，可將一個(gè)快速機(jī)械裝置裝入這一裝置中。項(xiàng)鏈驅(qū)動(dòng)裝置在微小溫度梯度下的循環(huán)運(yùn)動(dòng)本發(fā)明實(shí)施例提供了包括至少一個(gè)花朵18的項(xiàng)鏈，其花瓣19能夠在機(jī)械裝置作用下打開(kāi)和閉合，如圖8a中圖例所示。即使在室溫恒定的情況下，由于存在接近項(xiàng)鏈佩戴者身體的微小溫度梯度，這個(gè)項(xiàng)鏈中的花朵18以循環(huán)的形式重復(fù)地打開(kāi)和合上。其中的偏置元件是一個(gè)或多個(gè)與細(xì)長(zhǎng)的形狀記憶元件6平行的拉緊的彈簧4，如圖8b和圖8c所示。SME6被裝配在支持體2上。在活化狀態(tài)(高溫狀態(tài))下，形狀記憶材料是堅(jiān)硬的，因此SME6是直的。由于拉緊的彈簧4幾乎不能抵消形狀記憶元件6上的力，因此形狀記憶元件6上的彎曲應(yīng)力很小(圖8b)。這種狀態(tài)下，SME6就會(huì)離人體或其它熱源8最遠(yuǎn)。而當(dāng)溫度降低時(shí)，形狀記憶材料的作用變?nèi)醪澢瑥亩鸬蜏叵潞芨叩膹澢鷳?yīng)力(圖8c)。這一運(yùn)動(dòng)可以使花朵18上的花瓣19打開(kāi)和閉合。之后SME6靠近熱源8運(yùn)動(dòng)并開(kāi)始變得暖和，于是就引起了一個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。其中，可以用一個(gè)閉鎖元件9(如支持體2的一部分)來(lái)限制運(yùn)動(dòng)范圍進(jìn)而減少滯后現(xiàn)象。
在本實(shí)施例中，采取了以下特征使TA至TD的差值是10℃或更小，優(yōu)選是7℃或更小、更優(yōu)選是5℃或更小。-具有很低滯后性形狀記憶元件的使用從“Centro Atomico Boriloche”(AV Bustillo9500；8400 San Carlos deArgentina，聯(lián)系人Marcos Sade)獲得Cu-Zn-Al單晶體。從這些Cu-Zn-Al單晶體切割出薄片狀元件。然后進(jìn)行適宜的加熱處理，如先在120℃加熱50分鐘后再在825℃加熱30分鐘。-使用不斷減小的偏置應(yīng)力來(lái)減少轉(zhuǎn)變范圍。偏置元件處于這樣一種方式下，即當(dāng)SME元件開(kāi)始被活化時(shí)偏置應(yīng)力逐漸減小(可比較圖5a和圖5b中的設(shè)計(jì))。這樣會(huì)引起活化溫度和失活溫度微小溫差。而通過(guò)調(diào)整初始偏置應(yīng)變值，可以將活化溫度和失活溫度轉(zhuǎn)變到一個(gè)適當(dāng)?shù)闹怠?使用局部轉(zhuǎn)變來(lái)減少滯后現(xiàn)象和減少轉(zhuǎn)變范圍。由于花瓣的運(yùn)動(dòng)被限制在一個(gè)有限移動(dòng)空間內(nèi)，所以形狀記憶薄片的形狀改變程度是有限的。通過(guò)調(diào)整移動(dòng)范圍的大小(如適當(dāng)?shù)淖柚够蛳拗圃撛?和形狀記憶薄片的確切位置及尺寸，就可以對(duì)局部轉(zhuǎn)變的程度加以控制。-快速機(jī)械裝置與溫度梯度相結(jié)合。為了獲得一個(gè)快速機(jī)械裝置，形狀記憶薄片被做成一定形狀(最好中間薄一些)同時(shí)偏置彈簧也被放置在合適的位置(可與圖5a和圖5b中的設(shè)計(jì)比較)。為了利用人體溫度與室溫之間的溫度梯度，形狀記憶元件放置在靠近人體的地方。而冷卻引起的彎曲就會(huì)導(dǎo)致形狀記憶元件向人體的移動(dòng)。這樣，形狀記憶元件就會(huì)更靠近人體并由于人體散發(fā)的熱量使得其溫度開(kāi)始升高。在一個(gè)臨界活化溫度下，形狀記憶薄片會(huì)“反向彎曲”而遠(yuǎn)離人體，從而達(dá)到一個(gè)低于環(huán)境的溫度。因此，形狀記憶薄片的溫度又會(huì)降低。而在臨界失活溫度下，形狀記憶薄片會(huì)彎曲并向人體移動(dòng)從而達(dá)到一個(gè)高于環(huán)境的溫度?！胺聪驈澢焙蛷澢倪^(guò)程會(huì)依此順序繼續(xù)進(jìn)行。本發(fā)明中其它實(shí)施例上述本發(fā)明的特征可以用于為許多醫(yī)療應(yīng)用提供打開(kāi)和關(guān)閉的驅(qū)動(dòng)器。而利用非常微小的溫差(如人體熱量)和快速動(dòng)作驅(qū)動(dòng)裝置就可以獲得重復(fù)的驅(qū)動(dòng)作用。這些特征提供了●可對(duì)非常微小的溫差有反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
●利用局部溫差(如靠近人體)在恒定環(huán)境溫度下重復(fù)作用和反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
●利用局部溫差(如靠近人體)并與快速機(jī)械裝置相結(jié)合，在恒定環(huán)境溫度下重復(fù)作用和反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置。帶狀飾品本發(fā)明中的實(shí)例包括許多帶狀飾品如手鐲、項(xiàng)鏈，可以佩戴于狗、人等哺乳動(dòng)物上。這些帶狀飾品佩戴在身體的某部分，當(dāng)處于較低溫度時(shí)可以打開(kāi)，而受到身體溫度加熱后就可以閉合。
這種開(kāi)關(guān)原理還可以用于任何類似帶狀的產(chǎn)品(包括醫(yī)療用途)，例如手鐲、戒指(包括耳環(huán)、刺穿身體某部分的飾品、醫(yī)療植入體等)、項(xiàng)鏈、其它連接用途(工業(yè)、醫(yī)療)、密封及閉合裝置等。當(dāng)然，這里還沒(méi)有完全詳細(xì)列出。
理想狀態(tài)下，這些飾品應(yīng)當(dāng)具有以下特征●這一帶狀飾品(可與其它元件結(jié)合使用)可以非常適合的置于物體周圍或內(nèi)部而不需要其它任何鏈條、鎖、螺釘?shù)取?br> ●這一帶狀飾品可以在高溫下閉合或擴(kuò)張，也可在較低溫度下打開(kāi)或收縮。
●這一帶狀飾品的形狀可以隨溫差改變。
為了獲得轉(zhuǎn)變溫度AS、AF、MS和MF，在必要的范圍內(nèi)對(duì)形狀記憶合金和形狀記憶金屬線的加工工藝進(jìn)行了探討(見(jiàn)下文)，以下的討論認(rèn)為是處于理想狀態(tài)的。
1.理想方案是手鐲可以在較低溫度時(shí)打開(kāi)并在室溫或略高于室溫情況下保持打開(kāi)形狀。這樣具有打開(kāi)形狀的手鐲易于存儲(chǔ)和運(yùn)輸。而對(duì)于這一方案的技術(shù)要求是AS和AF應(yīng)當(dāng)足夠高。
2.身體溫度與AF的溫差越大，從冷形(cold shape)向熱形(hotshape)的形狀變化就越快。這樣，從實(shí)用和審美的角度來(lái)說(shuō)就需要有一個(gè)足夠快的作用力。因此，AF必須遠(yuǎn)低于體溫。
3.從實(shí)用角度講，它應(yīng)能在一個(gè)足夠高的溫度下打開(kāi)。因此，AS必須足夠高。
4.綜合上述要求，逆向轉(zhuǎn)變的溫度范圍優(yōu)選很小，當(dāng)然，這也是從審美和實(shí)用角度來(lái)考慮的。
5.例如，優(yōu)選AS接近22℃(18至25℃之間)同時(shí)AF接近28℃(23℃至30℃之間)。
6.AF和AS之間的溫差優(yōu)選是10℃或更低，更優(yōu)選是7℃或更低，最優(yōu)選是5℃或更低。因?yàn)檫@樣的手鐲可以在低于AS的溫度下打開(kāi)。因此，AS不應(yīng)太低，否則會(huì)因較低的溫度給佩戴者的使用帶來(lái)不便。
形狀記憶元件可以由許多形狀記憶材料制成。例如●二元鎳-鈦(簡(jiǎn)寫(xiě)為Ni-Ti)；●鎳、鈦加其它合金元素；●鎳、鈦、銅加其它合金元素；●鎳、鈦、銅、鉻；●銅為基本元素的形狀記憶合金，如CuZnAl和CuAlNi和其它合金元素；●金為基本元素的形狀記憶合金多數(shù)形狀記憶合金的轉(zhuǎn)變溫度依賴于組成和處理工藝。為了獲得合適的轉(zhuǎn)變溫度，必須對(duì)合金的適宜組成和適當(dāng)?shù)募庸すに囘M(jìn)行選擇。這點(diǎn)可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)完成。帶狀飾品的制造最初的材料是具有合適大小、由合適的合金經(jīng)適宜工藝(見(jiàn)前文)制成的金屬線、帶狀物及類似物。而帶狀飾品進(jìn)一步的制造還包括以下幾步，例如(i)形狀預(yù)設(shè)處理，(ii)額外熱處理；(iii)拋光和上色處理及(iv)添加其它物品。以上給出的順序只是指導(dǎo)性的，其它順序以此類推。所有工藝和程序都可以由形狀記憶合金制造和開(kāi)發(fā)方面的技術(shù)人員完成。形狀預(yù)設(shè)處理在本步驟，給出了形狀記憶元件的熱形。通常包括(i)具有合適形狀的金屬軸的制造，(ii)將形狀記憶元件固定在軸上或其周圍，(iii)適當(dāng)溫度下將軸和固定好的形狀記憶元件一起放入熔爐或類似物中(熔鹽池等)一段時(shí)間，(iv)冷卻并將形狀記憶元件從軸中取出。之后，形狀記憶元件就具有了所需的熱形。以基于Ni-Ti的元件為例，除其它程序外，熱處理溫度和時(shí)間一般為在400-550℃持續(xù)2至30分鐘。其它熱處理需要其它的熱處理工藝來(lái)改變轉(zhuǎn)變溫度或形狀記憶元件的延展性。拋光和上色出于審美考慮，拋光和上色處理是必須的。研磨和拋光(電拋光和機(jī)械拋光)可以獲得金屬顏色。對(duì)于基于Ni-Ti的元件，通過(guò)適當(dāng)熱處理可以獲得黃色、藍(lán)色、黑色及中間色。經(jīng)過(guò)涂層和繪色也可以得到不同的顏色。添加其它物品可以把其它物品與形狀記憶元件結(jié)合起來(lái)。例如，鉆石、金球及其它都可以放在形狀記憶元件上以增添藝術(shù)效果。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖和優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。本發(fā)明的各種更改和變化由所附的權(quán)利要求書(shū)和等同物的內(nèi)容涵蓋。
權(quán)利要求
1.包括形狀記憶元件和偏置元件的裝置，所述形狀記憶元件和所述偏置元件相互協(xié)作為所述裝置提供具有機(jī)械特性活化溫度和機(jī)械特性失活溫度的熱滯后作用，其中活化溫度TA和失活溫度TD之間的溫差是10℃或更小，優(yōu)選是7℃或更小，最優(yōu)選是5℃或更小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述偏置元件和所述形狀記憶元件相互協(xié)作以使在活化狀態(tài)時(shí)所述形狀記憶元件上的應(yīng)力比在失活狀態(tài)時(shí)所述形狀記憶元件上的應(yīng)力小，從而使所述裝置的轉(zhuǎn)變范圍比單獨(dú)使用形狀記憶元件時(shí)的轉(zhuǎn)變范圍小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述應(yīng)力為彎曲應(yīng)力。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一所述的裝置，還包括閉鎖元件以使所述形狀記憶元件的運(yùn)動(dòng)受到限制，從而減弱所述裝置的熱滯后作用。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其中所述形狀記憶元件和所述偏置元件相配合使所述形狀記憶元件能在所述偏置元件的作用下發(fā)生彎曲，從而減小所述裝置的轉(zhuǎn)變范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的裝置，其中所述形狀記憶元件和所述偏置元件相配合使所述偏置元件能在所述形狀記憶元件的作用下發(fā)生彎曲。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其中所述裝置的轉(zhuǎn)變范圍是當(dāng)所述裝置置于熱量梯度中時(shí)反復(fù)活化和失活的范圍。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其中所述裝置表現(xiàn)出失活溫度在20至32℃范圍內(nèi)的熱滯后。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其中所述裝置表現(xiàn)出熱滯后并具有在25℃至35℃范圍內(nèi)的活化溫度。
10.包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一所述的裝置的珠寶飾物。
11.珠寶飾物，包括多個(gè)適于在彼此之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件，以改變所述珠寶飾物的外部可見(jiàn)形狀或結(jié)構(gòu)，所述珠寶飾物還包括適于協(xié)作以引起所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形狀記憶元件和偏置元件，所述形狀記憶元件表現(xiàn)出具有上限和下限溫度轉(zhuǎn)變范圍的熱滯后，所述上限溫度轉(zhuǎn)變范圍可以是10℃或更小、優(yōu)選是7℃或更小、更優(yōu)選是5℃或更小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的珠寶飾物，其中所述形狀記憶元件具有在18至25℃范圍內(nèi)的上限轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度AS。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的珠寶飾物，其中所述形狀記憶元件具有在23℃至30℃范圍內(nèi)的上限轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度AF。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一所述的珠寶飾物，其中所述部件適于在至少兩個(gè)不同的所述外部可見(jiàn)形狀或結(jié)構(gòu)之間自動(dòng)循環(huán)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一所述的珠寶飾物，其中當(dāng)所述珠寶飾物被設(shè)置在佩戴者的身體部位上時(shí)，所述部件適于在不同的所述形狀或結(jié)構(gòu)之間移動(dòng)或自動(dòng)循環(huán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一所述的珠寶飾物，其中所述珠寶飾物包括飾針或項(xiàng)鏈，所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)適于在外部可見(jiàn)閉合/合攏形狀或結(jié)構(gòu)和外部可見(jiàn)打開(kāi)形狀或結(jié)構(gòu)之間移動(dòng)所述部件或使所述部件循環(huán)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一所述的珠寶飾物，其中所述形狀記憶元件和所述偏置元件構(gòu)成根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一所述的裝置。
全文摘要
借助形狀記憶元件，可制作隨較小的環(huán)境溫度變化改變形狀的一系列裝置。該裝置可由形狀記憶元件和偏置元件組成，以這種方式，該裝置的熱滯后作用變得比該形狀記憶元件的固有熱滯后作用更弱?？稍谥閷氾椢镏惺褂迷撗b置，當(dāng)珠寶飾物接近佩戴者身體部位的溫度時(shí)，適于改變形狀或結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C22C5/02GK1458830SQ02800573
公開(kāi)日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2002年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月8日
發(fā)明者蒂埃里·霍爾曼, 魯?shù)稀に顾柭?申請(qǐng)人:菲利普·巴薩米安, 蒂埃里·霍爾曼