專利名稱：適應(yīng)性遮光、顯示和顏色控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及基于彈性體材料的適應(yīng)性遮光、顯示和顏色控制。更具體來說，本公開涉及可以適應(yīng)性地調(diào)節(jié)透明度的適應(yīng)性遮光和顯示系統(tǒng)。背景存在有各種形式的控制光透射的遮光系統(tǒng)。這些遮光系統(tǒng)包括常規(guī)的窗戶飾物，如窗簾、窗幔、百葉簾、百葉窗等。這些窗戶飾物具有以下缺點(diǎn)窗戶附近總有一些不透明外來物，必須將其移開才能使光透過。為了解決這種缺陷，已經(jīng)開發(fā)出了“智能窗”，如光致變色窗、熱致窗、熱變色窗、聚合物分散的液晶窗、懸浮顆粒系統(tǒng)窗、電致變色窗以及氣致變色窗。這些類型窗戶的綜述可在美國(guó)公布號(hào)2009/0296188的發(fā)明背景部分中找到。雖然這些智能窗提供了勝過常規(guī)的窗戶飾物的某些改進(jìn)，但是它們的成本非常高和/或難以制造或更換。存在有各種形式的提供所需信息的顯示器。這些顯示器包括一旦信息被壓印就不能改變的靜態(tài)顯示器、基于全息攝影術(shù)的動(dòng)態(tài)顯示器、需要電功率的動(dòng)態(tài)顯示器(例如計(jì)算機(jī)屏幕)等。然而，這類顯示器是受限制的(例如靜態(tài)的)或操作和/或制造是昂貴的(例如全息攝影術(shù)屏幕和/或計(jì)算機(jī)屏幕)。發(fā)明概述根據(jù)本公開，公開了一種遮光系統(tǒng)，其包括基底；第二材料，所述第二材料具有不同于所述基底的折射率并且形成多個(gè)褶皺，所述第二材料在所述基底的一個(gè)區(qū)域上或嵌入所述基底的一個(gè)區(qū)域內(nèi)；以及拉伸裝置，所述拉伸裝置用于可逆地拉伸所述基底和所述第二材料，并且用于減小所施加的伸長(zhǎng)率。在某些實(shí)施方案中，所述拉伸裝置能夠通過隨所施加的應(yīng)變的變化改變所述褶皺的取向來控制光透射的量。此外，當(dāng)所述褶皺中的一些褶皺是大致上平行于所述拉伸方向來定向并且所述褶皺中的一些褶皺是大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向時(shí)，所述遮光系統(tǒng)是透明的。根據(jù)本公開，描述了一種用于制造本公開的遮光系統(tǒng)的方法。所述方法包括提供基底；將第二材料形成在所述基底的一個(gè)區(qū)域上或嵌入所述基底的一個(gè)區(qū)域內(nèi)并且形成多個(gè)褶皺，其中所述第二材料具有不同于所述基底的折射率；以及，向拉伸裝置可操作地提供所述基底和所述第二材料以便形成遮光系統(tǒng)，這樣使得所述拉伸裝置能夠拉伸所述遮光系統(tǒng)并且所述拉伸裝置能夠減小所施加的應(yīng)變，并且所述拉伸裝置能夠通過隨所施加的應(yīng)變的變化改變所述褶皺的取向來控制光透射的量。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)所述褶皺中的一些褶皺是大致上平行于所述拉伸方向來定向并且所述褶皺中的一些褶皺是大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向時(shí)，所述遮光系統(tǒng)是透明的。根據(jù)本公開，公開了一種顯示器。所述顯示器可包括基底；和第一區(qū)域，所述第一區(qū)域在所述基底上或嵌入所述基底內(nèi)，所述基底包含第二材料，所述第二材料具有不同于所述基底的折射率并且形成多個(gè)褶皺。在某些實(shí)施方案中，所述顯示器能夠通過隨所施加的應(yīng)變的變化改變所述多個(gè)褶皺的取向來控制穿過所述第一區(qū)域的光透射的量，以便顯示所需信息。此外，當(dāng)所述褶皺中的一些褶皺是大致上平行于所述拉伸方向來定向并且所述褶皺中的一些褶皺是大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向時(shí)，所述顯示器的所述第一區(qū)域是透明的。根據(jù)本公開，描述了一種用于制造本公開的顯示器的方法。所述方法包括提供基底；和將第一區(qū)域形成在所述基底上或嵌入在所述基底內(nèi)以形成顯示器，所述基底包含第二材料，所述第二材料具有不同于所述基底的折射率或剛度并且具有多個(gè)褶皺。在某些實(shí)施方案中，所述顯示器能夠通過隨所施加的應(yīng)變的變化改變所述多個(gè)褶皺的取向來控制穿過所述第一區(qū)域的光透射的量，以便顯示所需信息。此外，當(dāng)所述褶皺中的一些褶皺是大致上平行于所述拉伸方向來定向并且所述褶皺中的一些褶皺是大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向時(shí)，所述顯示器的所述第一區(qū)域是透明的。附圖簡(jiǎn)述在結(jié)合附圖考慮以下詳細(xì)描述后，本發(fā)明的以上和其它目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，附圖中的相同參考字符自始至終表示相同的部分并且在附圖中

圖1A至圖1D是根據(jù)某些實(shí)施方案的在表面上具有類二氧化硅結(jié)構(gòu)的PDMS (聚二甲基硅氧烷)片材的照片，所述PDMS(聚二甲基硅氧烷)片材被拉伸(圖1B和圖1D)和松弛(圖1A和圖1C)以便允許在透明與不透明/有色狀態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)變；圖2A至圖2C示出根據(jù)某些實(shí)施方案的形成在彈性體材料表面上或嵌入彈性體材料內(nèi)的第二材料的示意圖；圖3A和圖3B示出根據(jù)某些實(shí)施方案的隨所施加的應(yīng)變的變化而從不透明變化到透明的第一區(qū)域和從透明變化到不透明的第二區(qū)域；圖4A至圖4C示出根據(jù)某些實(shí)施方案的隨所施加的應(yīng)變的變化而從透明變化到不透明再到透明的第一區(qū)域和從透明變化到透明再到不透明的第二區(qū)域；圖4D示出根據(jù)某些實(shí)施方案，起初透明的薄膜隨所施加的應(yīng)變的變化而正在變化為含有顯示“威斯研究所(WYSS INSTITUTE)”的不透明區(qū)域的薄膜；圖5A至圖5C示出根據(jù)某些實(shí)施方案的隨所施加的應(yīng)變的變化而從不透明變化到透明再到不透明的第一區(qū)域和從不透明變化到不透明再到透明的第二區(qū)域；圖6A和圖6B示出根據(jù)某些實(shí)施方案的隨所施加的應(yīng)變的變化而從不透明變化到透明的描繪為“使用中(In Use)”的第一區(qū)域和從透明變化到不透明的描繪為“可用(Available) ” 的第二區(qū)域；圖6C和圖6D示出根據(jù)某些實(shí)施方案的隨所施加的應(yīng)變的變化而從不透明變化到透明的描繪為“拉伸我(STRETCH ME)”的第一區(qū)域以及從透明變化到不透明的描繪為“哈佛大學(xué)(HARVARD) ”的第二區(qū)域；圖7示出根據(jù)某些實(shí)施方案的在彈性體材料上形成具有第二材料的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的示例性方法；圖8A至圖SC示出根據(jù)某些實(shí)施方案的當(dāng)材料隨所施加的應(yīng)變的變化從不透明轉(zhuǎn)變到透明再到不透明時(shí)由第二材料形成的褶皺的示例性微觀結(jié)構(gòu)；圖9A是根據(jù)某些實(shí)施方案的在表面上具有類二氧化硅結(jié)構(gòu)的PDMS片材的示意圖，所述PDMS片材被連接到漂浮在水上的重物以便允許在透明與不透明/有色狀態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)變；圖9B是根據(jù)某些實(shí)施方案的在表面上具有類二氧化硅結(jié)構(gòu)的PDMS片材的示意圖，所述PDMS片材在可彎曲框架上以便允許在透明與不透明/有色狀態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)變；圖9C是根據(jù)某些實(shí)施方案的在表面上具有類二氧化硅結(jié)構(gòu)的PDMS片材的馬賽克的示意圖，所述馬賽克可允許在透明與不透明/有色狀態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)變；圖10示出根據(jù)某些實(shí)施方案的在表面上具有類二氧化硅結(jié)構(gòu)的不同PDMS片材的透光率光譜，所述PDMS片材是通過在形成所述類二氧化硅結(jié)構(gòu)時(shí)隨所施加的應(yīng)變的變化施加0%、10%、20%以及30%預(yù)拉伸應(yīng)變來制備；圖1lA至圖1lE示出根據(jù)某些實(shí)施方案的光學(xué)顯微鏡圖像，這些圖像示出了隨所施加的應(yīng)變的變化以10%預(yù)拉伸應(yīng)變制備的第二材料的褶皺的微觀結(jié)構(gòu)的演變；圖12A至圖12E示出根據(jù)某些實(shí)施方案的光學(xué)顯微鏡圖像，這些圖像示出了隨所施加的應(yīng)變的變化以20%預(yù)拉伸應(yīng)變制備的第二材料的褶皺的微觀結(jié)構(gòu)的演變；圖13A至圖13E示出根據(jù)某些實(shí)施方案的光學(xué)顯微鏡圖像，這些圖像示出了隨所施加的應(yīng)變的變化以30%預(yù)拉伸應(yīng)變制備的第二材料的褶皺的微觀結(jié)構(gòu)的演變；以及圖14是根據(jù)某些實(shí)施方案的書桌的示意圖，所述書桌具有遮光系統(tǒng)這樣使得可保持或消除兩個(gè)不同的書桌使用者之間的隱私性。發(fā)明詳述本發(fā)明描述了一種可在透明狀態(tài)至較少透明狀態(tài)(如不透明、有色的、出現(xiàn)虹彩、散射、衍射等)之間可逆變換的設(shè)備，如遮光系統(tǒng)或顯示招牌。在第一狀態(tài)，所述設(shè)備可以是透明的，并且在第二狀態(tài)，當(dāng)施加正的或負(fù)的應(yīng)變時(shí)，所述設(shè)備可以變得較少透明。在一些其它實(shí)施方案中，所述設(shè)備可以在第一狀態(tài)是較少透明的，但是在施加應(yīng)變后變得更透明。在某些實(shí)施方案中，所述設(shè)備可以在第一狀態(tài)是較少透明的，在施加應(yīng)變后的第二狀態(tài)變得透明，接著在甚至進(jìn)一步施加應(yīng)變后的第三狀態(tài)再次變得較少透明。無論如何，本公開的機(jī)械響應(yīng)式設(shè)備可以在施加或去除應(yīng)變后在至少兩種不同的透明度狀態(tài)之間可逆變換。參考圖1，示出了一種施加或去除應(yīng)變時(shí)可以在透明狀態(tài)與較少透明狀態(tài)(例如不透明和/或出現(xiàn)虹彩)之間可逆變換的設(shè)備。如圖1A和圖1C所示，在所述設(shè)備下方的文本清晰可見。當(dāng)拉伸所述設(shè)備時(shí)，如圖1B和圖1D所示，在所述設(shè)備下方的文本變得模糊。當(dāng)去除施加的應(yīng)變時(shí)，如圖1A和圖1D所示,所述設(shè)備恢復(fù)透明狀態(tài)。如所示，所述設(shè)備可以響應(yīng)于環(huán)境變化來適應(yīng)性地調(diào)節(jié)透明度和/或虹彩。這種設(shè)備可以提供智能建筑的持久性能，這些智能建筑可應(yīng)對(duì)全球日益增長(zhǎng)的如能量、氣候變化以及人機(jī)接口方面的挑戰(zhàn)?？梢允褂眠@種設(shè)備來構(gòu)建智能顯示器，所述智能顯示器可通過在給定的所施加應(yīng)變下降低所需圖案化區(qū)域中的透射光的量來顯示特定的文本。本公開的設(shè)備可以使用順應(yīng)性基底材料來制造，所述材料如在彈性體材料表面上具有第二材料的區(qū)域的彈性體材料，或在彈性體材料內(nèi)嵌入具有第二材料的區(qū)域的彈性體材料，其中所述第二材料具有不同于所述彈性體材料的折射率、熱膨脹系數(shù)和/或機(jī)械性質(zhì)。所述設(shè)備可以進(jìn)一步包括合適的拉伸裝置以施加或去除應(yīng)變，從而允許在透明與較少透明狀態(tài)之間可逆變換。某底材料基底材料可以是在伸長(zhǎng)或應(yīng)變的可接受范圍內(nèi)允許可逆變形而不發(fā)生塑性變形或斷裂的任何合適材料，如彈性體材料。在某些實(shí)施方案中，基底材料可以是對(duì)可見光波長(zhǎng)透明的。在某些實(shí)施方案中，基底材料可以是對(duì)紅外波長(zhǎng)透明的。在某些實(shí)施方案中，基底材料可以是對(duì)紫外波長(zhǎng)透明的。一些示例性彈性體材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯橡膠、聚硫橡膠、熱塑性彈性體、聚烯烴彈性體、乙烯乙酸乙烯酯等?？墒┘觼砀淖兺该鞫榷粨p失彈性體材料的可逆變形特性的應(yīng)變的可接受范圍包括1%至1000%中任何范圍的伸長(zhǎng)率，如大于約1%、5%、10%、20%、30%、50%、100%或500%的伸長(zhǎng)率。例如，對(duì)于DowSylgardl84可能最多100%的伸長(zhǎng)率，而對(duì)于PMC聚氨酯和Ecoflex硅樹脂最多1000%的伸長(zhǎng)率。在某些實(shí)施方案中，基底材料可以作為具有染料、色素、熱變色顆粒、熒光分子或類似填充劑的復(fù)合材料來提供，以便提供所需顏色、熒光、質(zhì)地和改進(jìn)的機(jī)械性質(zhì)。合適的染料可以包括溶劑藍(lán)35、溶劑紅23等。合適的熒光材料可以包括羅丹明(rhodamine)、熒光素、亮綠(brillant green)、尼羅紅(Nile red)等。合適的填充劑可以包括二氧化娃、二氧化鈦、鈦酸鋇、磁性顆粒等。第二材料第二材料可以具有不同于基底材料的光學(xué)性質(zhì)，如不同的折射率、不同的吸收性質(zhì)、不同的顏色等。第二材料還可以具有不同于基底材料的機(jī)械性質(zhì)，如不同的模數(shù)、不同的彈性、不同的可塑性、不同的斷裂應(yīng)力或斷裂應(yīng)變、不同的剛度等。第二材料還可以具有不同的熱膨脹系數(shù)以便在溫度改變后誘導(dǎo)不同程度的拉伸(并且因此產(chǎn)生不同的透明度)。圖2A至圖2C示出在基底材料上或在基底材料內(nèi)提供的第二材料的一些示例性構(gòu)造。例如，圖2A示出在基底材料201上的一層第二材料203。圖2B示出嵌入基底材料201內(nèi)的一層第二材料203。圖2C示出在基底材料201上提供的具有表面特征的一層第二材料203。在某些實(shí)施方案中，如圖2C所示，可以將第二材料圖案化在基底材料的某些所需區(qū)域上或中。例如，可以將第二材料圖案化在基底材料上以便在施加應(yīng)變后只使一個(gè)區(qū)域不透明或出現(xiàn)虹彩而未圖案化的區(qū)域保持透明。在某些實(shí)施方案中，如圖3A所示，可以將第二材料圖案化在基底材料上或中，這樣使得第一圖案化區(qū)域301起初不透明或出現(xiàn)虹彩，而第二圖案化區(qū)域303起初透明。如圖3B所示，在施加應(yīng)變后，第一圖案化區(qū)域301可以變得透明，而第二圖案化區(qū)域303變得不透明或出現(xiàn)虹彩。在某些實(shí)施方案中，可以將第二材料圖案化在基底材料上或中，這樣使得第一圖案化區(qū)域起初透明，而第二圖案化區(qū)域起初不透明或出現(xiàn)虹彩。在施加應(yīng)變后，第一圖案化區(qū)域可以變得不透明或出現(xiàn)虹彩，而第二圖案化區(qū)域變得透明。在某些實(shí)施方案中，如圖4A所示，可以將第二材料圖案化在基底材料上或中，這樣使得第一圖案化區(qū)域401和第二圖案化區(qū)域403起初透明。如圖4B所示，在施加應(yīng)變后時(shí)，第一圖案化區(qū)域401可以變得不透明或出現(xiàn)虹彩，而第二圖案化區(qū)域403保持透明。隨后，如圖4C所示，在進(jìn)一步施加應(yīng)變后，第一圖案化區(qū)域401可以再次變得透明，而第二圖案化區(qū)域403變得不透明或出現(xiàn)虹彩。在某些實(shí)施方案中，如圖5A所示，可以將第二材料圖案化在基底材料上或中，這樣使得第一圖案化區(qū)域501和第二圖案化區(qū)域503起初不透明或出現(xiàn)虹彩。如圖5B所示，在施加應(yīng)變后，第一圖案化區(qū)域501可以變得透明，而第二圖案化區(qū)域503保持不透明或出現(xiàn)虹彩。隨后，如圖5C所示，在進(jìn)一步施加應(yīng)變后，第一圖案化區(qū)域501可以再次變得不透明或出現(xiàn)虹彩，而第二圖案化區(qū)域503變得透明。在某些實(shí)施方案中，可以將第二材料圖案化在具有多個(gè)不同圖案化區(qū)域的基底材料上或中。所述多個(gè)不同的圖案化區(qū)域中的每一個(gè)起初都可以是透明或不透明或出現(xiàn)虹彩的，在施加應(yīng)變后的情況下，所述不同的圖案化區(qū)域中的每一個(gè)都可以在某個(gè)所施加的應(yīng)變下從起初透明或不透明或出現(xiàn)虹彩的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌该骰虺霈F(xiàn)虹彩或透明的狀態(tài)。上述實(shí)施方案的大量不同的實(shí)施方案和修改方案將在本領(lǐng)域一般技術(shù)人員的技能范圍之內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，圖案化區(qū)域在處于不透明狀態(tài)時(shí)可以形成顯示某種信息的文本或圖像。因此，取決于所施加的應(yīng)變，可以顯示不同的所需信息。例如，如圖6A所示，在初始施加的應(yīng)變下，可以由不透明或出現(xiàn)虹彩的區(qū)域顯示信息“使用中(In Use) ”601。隨后，如圖6B所示，在第二次施加的應(yīng)變(或零應(yīng)變)下，可以由不透明或出現(xiàn)虹彩的區(qū)域顯示第二信息“可用(Available) ”603。圖6C和圖6D示出另一個(gè)實(shí)施例，在圖6C中，在初始施加的應(yīng)變(或零應(yīng)變)下，由不透明或出現(xiàn)虹彩的區(qū)域顯示信息“拉伸我(STRETCH ME)”。隨后，如圖6D所示，在第二次施加的應(yīng)變下，由不透明或出現(xiàn)虹彩的區(qū)域顯示第二信息“哈佛大學(xué)(HARVARD) ”。在一些實(shí)施方案中，第二材料可以實(shí)施為一定厚度的薄層，所述厚度的范圍是從數(shù)納米至數(shù)微米。在某些實(shí)施方案中，第二材料可以包括多個(gè)結(jié)構(gòu)，如凸起、凹陷、褶皺等。這些結(jié)構(gòu)可以是周期出現(xiàn)的、隨機(jī)的或準(zhǔn)周期出現(xiàn)的。這些結(jié)構(gòu)可以具有在50納米至40微米范圍內(nèi)的側(cè)向尺寸，所述側(cè)向尺度可取決于氧化時(shí)間、形成的第二材料的厚度以及應(yīng)變?nèi)コ俾?；和可以在約20-3000納米范圍內(nèi)的垂直尺寸，所述垂直尺寸可取決于機(jī)械應(yīng)變或溫度。在某些實(shí)施方案中，可以使用任何合適的技術(shù)來形成第二材料(例如通過轉(zhuǎn)化一部分原始基底材料的表面)，所述技術(shù)如物理和/或化學(xué)氣相沉積、原子層沉積、表面溶膠凝膠法、熱氧化、化學(xué)氧化、UV-臭氧處理、等離子體處理、電暈放電、溶液沉積等。取決于所使用的技術(shù)，第二材料的所得結(jié)構(gòu)可能不同。在某些實(shí)施方案中，可以將第二材料形成在未經(jīng)受任何應(yīng)變的基底材料上或中。在其它實(shí)施方案中，可以通過以下方法在基底材料上或中形成第二材料首先施加預(yù)定應(yīng)變，隨后進(jìn)行合適的技術(shù)以便在所需區(qū)域形成第二材料。在一些其它實(shí)施方案中，可以通過以下方法在基底材料上或中形成第二材料首先施加預(yù)定應(yīng)變，進(jìn)行合適的技術(shù)以便在第一圖案化區(qū)域形成第二材料，施加第二預(yù)定應(yīng)變，進(jìn)行合適的技術(shù)以便在第二圖案化區(qū)域形成第二材料，等。圖7示出制造具有第二材料的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的示例性方法。在701，提供基底材料，如彈性體材料。在703，提供第一預(yù)定應(yīng)變(例如零或有限的量)。在705，將彈性體材料掩蓋以便暴露出所需的第一區(qū)域。在707，進(jìn)行合適的技術(shù)(例如UV-臭氧、等離子體處理等)以形成具有第二材料的第一區(qū)域。在709，去除掩模。此后，如果希望具有第二材料的其它區(qū)域，可以用不同的預(yù)定應(yīng)變和所需的第二區(qū)域重復(fù)703、705、707以及709以便形成具有第二材料的其它區(qū)域。上述實(shí)施方案的大量不同的實(shí)施方案和修改方案將在本領(lǐng)域一般技術(shù)人員的技能范圍之內(nèi)。
_3] 透明度和不透明度或虹彩的最佳化應(yīng)注意，雖然多個(gè)結(jié)構(gòu)的存在可以提供一些不透明度或虹彩，但是存在特征尺寸的一個(gè)最佳窗(optimum window),其中透射率和不透明度或虹彩由于這樣的多個(gè)結(jié)構(gòu)而被最佳化。例如，取決于加工條件、材料組合、所施加的應(yīng)變等，盡管形成多個(gè)結(jié)構(gòu)(如凸起、凹陷、褶皺等)，但在施加應(yīng)變后所述結(jié)構(gòu)仍可以保持透明。然而，通過仔細(xì)選擇加工條件和材料組合，可以配制出在施加應(yīng)變后具有足夠高的不透明度或虹彩的設(shè)備，如本文中所更詳細(xì)地討論。例如，最大透射率可以取決于第二材料在基底材料上或中形成之前所施加的預(yù)定應(yīng)變的量。通常，當(dāng)使用預(yù)定伸長(zhǎng)應(yīng)變來形成第二材料時(shí)，在第二材料已經(jīng)形成之后，在不施加應(yīng)變時(shí)，所述設(shè)備通常顯示低的透明度。為了增大透光率，可以將設(shè)備拉伸回到預(yù)定應(yīng)變值。此外，當(dāng)所施加的應(yīng)變超過預(yù)定應(yīng)變時(shí)，透光率通常再次降低。然而，對(duì)于給定的基底和第二材料組合來說，當(dāng)所施加的應(yīng)變接近各自的預(yù)拉伸應(yīng)變(例如分別20%和30%)時(shí)，與第二預(yù)定應(yīng)變(例如30%)相比，在第一預(yù)定應(yīng)變(例如20%)下形成的設(shè)備的實(shí)際透光率可以顯示更高的透光率。換句話說，當(dāng)在操作期間所施加的應(yīng)變?cè)?0%時(shí)，在20%預(yù)定伸長(zhǎng)應(yīng)變下形成第二材料的設(shè)備可以顯示100%的透光率。然而，當(dāng)在操作期間所施加的應(yīng)變?cè)?0%時(shí)，在20%預(yù)定伸長(zhǎng)應(yīng)變下形成第二材料的設(shè)備可以顯示80%的透光率。另舉一例，當(dāng)通過氧化基底將在第二材料形成在基底材料上時(shí)，處理時(shí)期的延長(zhǎng)可以阻礙區(qū)域透明度，而處理時(shí)間短而不足可以產(chǎn)生不能顯示響應(yīng)性不透明度的區(qū)域。同樣地，在低功率下處理可能不能在機(jī)械應(yīng)力下顯示光學(xué)響應(yīng)，而在高功率下處理可阻止區(qū)域透明度。因此，存在最佳的氧等離子體處理時(shí)間，其可取決于儀器的功率輸出而變化。例如，對(duì)PDMS的氧等離子體處理可以進(jìn)行約例如20秒至5分鐘和/或在約100瓦至IkW下進(jìn)行。本公開的一個(gè)目的是確定使透明度最大化和使不透明度或虹彩最大化的加工條件。本公開的一個(gè)目的是確定提供透光率與不透明度或虹彩之間的最大對(duì)比的加工條件。第二材料的類型和厚度也可以在透光率與不透明度或虹彩之間提供最佳的對(duì)比。例如，可以調(diào)節(jié)第二材料的厚度，這樣使得形成的褶皺特征得以最佳化以便在所需波長(zhǎng)范圍(例如可見光波長(zhǎng)、紅外波長(zhǎng)、紫外線波長(zhǎng)等)顯示最大的透射率和不透明度或虹彩。另舉一例，可以選擇基底材料和第二材料，這樣使得在提供最高透光率的所施加的應(yīng)變條件下發(fā)生最小的吸收和/或散射。類似地，可以選擇基底材料和第二材料，這樣使得在提供最高不透明度或虹彩的所施加的應(yīng)變條件下發(fā)生最大吸收和/或散射。本公開的一個(gè)目的是確定使透明度最大化和使不透明度或虹彩最大化的材料組合。本公開的一個(gè)目的是確定提供透光率與不透明度或虹彩之間的最大對(duì)比的材料組合。本公開的一個(gè)目的是確定使透明度最大化和使不透明度或虹彩最大化的加工條件和材料組合。本公開的一個(gè)目的是確定提供透光率與不透明度或虹彩之間的最大對(duì)比的加工條件和材料組合。在某些實(shí)施方案中，可以在如上所述的最佳化材料組合和加工條件下提供第二材料，這樣使得在施加或除去應(yīng)變后，在對(duì)于特定設(shè)備顯示最大透光率的所施加的應(yīng)變下實(shí)現(xiàn)大于約80%、85%、90%或甚至95%的透光率(對(duì)于法線入射來說)。在某些實(shí)施方案中，可以在如上所述的最佳化材料組合和加工條件下提供第二材料，這樣使得在施加或除去應(yīng)變時(shí)，在顯示最大不透明度或虹彩的所施加的應(yīng)變下實(shí)現(xiàn)小于20%、15%、10%或甚至5%的透光率(對(duì)于法線入射來說)。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)所施加拉伸的量跨越用于形成第二材料的初始預(yù)應(yīng)變值變化時(shí)，在第二材料中形成的褶皺的取向可在單軸拉伸條件下動(dòng)態(tài)地和可逆地變換。當(dāng)設(shè)備不透明或出現(xiàn)虹彩時(shí)，褶皺可以大致上在一個(gè)方向上定向。此外，褶皺的幅度可大致上是高的，以便促進(jìn)與入射波長(zhǎng)的相互作用，從而促進(jìn)入射光的進(jìn)一步散射。然而，當(dāng)設(shè)備透明時(shí)，褶皺可以大致上在至少兩個(gè)方向上定向。此外，褶皺的幅度可大致上是淺的，以便減少與入射波長(zhǎng)的相互作用并因此減少入射光的散射。例如，當(dāng)設(shè)備在所施加的0%應(yīng)變下不透明、在20%應(yīng)變下透明并且在40%下應(yīng)變不透明時(shí)，圖8A至圖8C示意性地示出褶皺的取向和幅度。值得注意的是，不希望受理論的約束，本公開提供一種用于獲得透明材料的新方法，其中由第二材料的褶皺形成的微觀結(jié)構(gòu)處于這樣的取向和幅度，所述取向和幅度有效抵消或最小化與光的入射波長(zhǎng)相互作用從而允許光通過材料。在某些實(shí)施方案中，褶皺起初可以垂直于拉伸的軸來定向。拉伸后，褶皺的幅度可以逐漸減小而褶皺的間距逐漸增大。當(dāng)應(yīng)變?cè)黾拥浇咏诔跏碱A(yù)應(yīng)變值時(shí)，褶皺可以沿著垂直于和平行于拉伸的軸來定向。進(jìn)一步拉伸(即過度拉伸)后，垂直于拉伸軸的褶皺可能消失并且褶皺可能變得主要平行于拉伸軸。不希望受理論的約束，平行于拉伸軸的這些新褶皺可能是由于材料較大泊松比而由垂直于拉伸的軸的順應(yīng)性基底的有效壓縮引起。進(jìn)一步過度拉伸可能導(dǎo)致平行于拉伸軸的這些新的褶皺具有增加的幅度和縮小的間距。褶皺取向的變換可以是可逆的，并且當(dāng)應(yīng)變降低到初始預(yù)應(yīng)變值以下時(shí)，可以恢復(fù)原始的褶皺。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)用零預(yù)應(yīng)變形成第二材料時(shí)，材料可能具有高的透光率。雖然垂直于拉伸軸定向的褶皺可能是由于正在形成第二材料時(shí)可能發(fā)生的基底自然膨脹而形成，但是褶皺的幅度可以是足夠小的，這樣使得入射光得以透射。拉伸后，可以形成平行于拉伸軸定向的褶皺并且所述褶皺的幅度可以變得足夠大以便衍射/散射入射光，從而使基底不透明。因此，通過控制形成第二材料時(shí)所施加的初始應(yīng)變，可以制造在所施加的零應(yīng)變下具有所需透光率的裝置。在某些實(shí)施方案中，可以將以下重復(fù)若干循環(huán)通過在初始預(yù)應(yīng)變值附近進(jìn)行拉伸來使褶皺取向的變換。在某些實(shí)施方案中，如圖8A至圖8C所示，在第二材料上形成的褶皺可以是正弦波形。在初始預(yù)應(yīng)變值附近褶皺幅度的增加可以有效地增加光柵樣褶皺圖案的衍射效率。因此，當(dāng)應(yīng)變從初始預(yù)應(yīng)變值增加或減小時(shí)，基底的透光率可能降低。這種特征可以為檢測(cè)外部機(jī)械應(yīng)力(壓縮或拉伸)的褶皺基底提供機(jī)械光學(xué)靈敏度，并且將這個(gè)信號(hào)動(dòng)態(tài)和可逆地轉(zhuǎn)換為光學(xué)響應(yīng)。拉伸裝置可以利用許多不同的拉伸裝置。例如，可以使用簡(jiǎn)單的人工操作的機(jī)械拉伸器。在一些實(shí)施方案中，所述機(jī)械拉伸器可以由傳感器或其它類型的智能材料遠(yuǎn)距離啟動(dòng)或觸發(fā)。在一些情況下，可以利用所述基底材料(如PDMS)對(duì)溫度的敏感性來適應(yīng)性地控制光透射。在一些情況下，可以改變所述基底材料的組成以便含有磁性填充劑，從而利用外部磁場(chǎng)作為拉伸基底材料的方法。在某些實(shí)施方案中，可以使用氣壓致動(dòng)。例如，可以將具有第二材料的圓形基底安裝在圓形框架上以便形成窗體，并且可以對(duì)所述窗體施加氣壓。窗體的膨脹可以提供改變窗體透光率所需要的應(yīng)變。本文中使用的“拉伸裝置”意圖涵蓋合適的非人裝置，其可以被可操作地連接到具 有第二材料的基底材料上，以便在所述基底上施加所需量的伸長(zhǎng)，這樣使得可以制造和利用遮光系統(tǒng)，如窗簾或區(qū)域分隔物。圖9示出一些設(shè)計(jì)實(shí)施例。例如，圖9A示出具有第二材料的彈性體材料片材底部連接到漂浮在水上的重物上。通過調(diào)節(jié)水位(例如泵、溫度變化、濕度變化)，重物可以施加或減小對(duì)具有第二材料的彈性體材料片材施加的應(yīng)變，因?yàn)榉醋饔糜谥匚锏母×梢苑謩e降低或增加。在一些其它實(shí)施方案中，如圖9B所示，可以將具有第二材料的彈性體材料片材覆在柔性窗體上。窗體的機(jī)械彎曲可以允許拉伸具有第二材料的彈性體材料片材，從而實(shí)現(xiàn)透明度/顏色的變化。在又一個(gè)實(shí)施方案中，圖9C示出被構(gòu)建成覆蓋大面積的具有第二材料薄層的彈性體材料片材的小面積片材的馬賽克。由于依次懸掛的單個(gè)片材的重力，色差(colorshading)可以形成梯度。梯度可以通過施加外力(如風(fēng)、溫度、濕度等)進(jìn)一步變化。需要時(shí)，可以用計(jì)算機(jī)處理拉伸馬賽克片材的順序和圖案，從而獲得圖案和復(fù)雜顏色的審美學(xué)多樣性。在又一些其它實(shí)施方案中，拉伸裝置可以與計(jì)時(shí)裝置連接，其中所施加的應(yīng)變隨時(shí)間而變化。當(dāng)具有多個(gè)第二材料的不同圖案化區(qū)域的彈性體材料與這種拉伸裝置連接時(shí)，就可以制造出取決于所施加的應(yīng)變的多個(gè)信息。例如，在第一次施加的應(yīng)變下，可以顯示“30分鐘內(nèi)返回(Be back in30minutes) ”的信息。10分鐘之后，拉伸裝置可以施加第二次施加的應(yīng)變，施加后可以顯示“20分鐘內(nèi)返回(Be back in20minutes) ”的信息。20分鐘之后，拉伸裝置可以施加第三次施加的應(yīng)變，施加后可以顯示“10分鐘內(nèi)返回(Be backinlOminutes) ”的信息。釋放所施加的應(yīng)變后(例如再過10分鐘之后或由使用者手動(dòng)輸入)，可以顯示“歡迎(Welcome) ”的信息。在某些實(shí)施方案中，拉伸裝置可以是使用者。例如，具有第二材料的彈性體材料可被應(yīng)用在皮帶或吊帶上，其中所述彈性體材料起初是透明的。當(dāng)使用者的腰圍或體型增加時(shí)，可以顯示“鍛煉！(Exercise!) ”的信息。另舉一例，具有第二材料的彈性體材料可以起初含有應(yīng)用于例如問候卡片上的顯示“拉伸我(Stretch Me!)”的圖案化信息。當(dāng)使用者拉伸材料時(shí)，隱藏的問候卡片信息可以立刻顯示在第二圖案化區(qū)域上，如顯示“生日快樂! (Happy Birthday!)”,而起初顯示的“拉伸我(Stretch Me!) ”區(qū)域變成透明的。適用于本發(fā)明的其它拉伸裝置對(duì)本領(lǐng)域一般技術(shù)人員來說將是顯而易見的。例如，具有第二材料薄層的彈性體材料片材可被直接卷繞在圓筒上或與卷繞在圓筒上的另一種材料連接，其中片材的一端被附著在窗體的一個(gè)邊緣并且圓筒提供在窗體的第二邊緣處?？梢杂梦佪喓?或電動(dòng)機(jī)來啟動(dòng)圓筒，所述蝸輪和/或電動(dòng)機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)圓筒以在具有第二材料薄層的彈性體材料片材上施加或減小應(yīng)變。隨著圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)并且施加或減小應(yīng)變，具有第二材料薄層的彈性體材料片材可以從不透明變換成透明狀態(tài)。在某些實(shí)施方案中，所述拉伸裝置可以施加相對(duì)于初始狀態(tài)的單軸拉緊或單軸壓縮。在一些其它實(shí)施方案中，所述拉伸裝置可以施加相對(duì)于初始狀態(tài)的二維拉緊或壓縮。在一些其它實(shí)施方案中，所述拉伸裝置可以彎曲或扭曲以便施加更復(fù)雜的形式的所施加應(yīng)變?？梢灶愃频厥褂玫钠渌问降乃┘討?yīng)變對(duì)本領(lǐng)域一般技術(shù)人員來說將是顯而易見的。 實(shí)施例1 :PDMS遮光系統(tǒng)PDMS是一種可以用于制造本公開的遮光系統(tǒng)的材料。PDMS是一種無毒和透明的彈性體聚合物，其可以被加工成范圍從微流體通道至建筑等級(jí)大型片材和涂層的各種形狀和構(gòu)造。PDMS片材可以通過混合前體和交聯(lián)劑(例如DOW SYLGARD182或184試劑盒)的所需組合并且將混合物固化成片材形式來制備。所得的PDMS片材的機(jī)械性質(zhì)可以通過控制前體/交聯(lián)劑組合的相對(duì)量來調(diào)節(jié)(例如肖氏硬度50A±20。因?yàn)樗玫腜DMS片材是彈性體材料，所以可以可逆地拉伸和壓縮所得的PDMS片材。當(dāng)PDMS片材的表面被氧化時(shí)，在PDMS片材的表面上可以形成類二氧化硅(SiOx)結(jié)構(gòu)。首先，可以使用合適的方法氧化PDMS片材以在PDMS片材表面上形成類二氧化硅層，所述方法如將PDMS片材放入等離子體氧化室、UV-臭氧室中，使用手持電暈放電器或使用化學(xué)方法等。在氧化期間，可以提高溫度。氧化之后，隨著溫度降低，PDMS和類二氧化硅層之間不同的熱膨脹系數(shù)可以在界面區(qū)域產(chǎn)生大于臨界扭曲應(yīng)力的機(jī)械應(yīng)力。應(yīng)力松弛可以誘導(dǎo)表面扭曲，從而在冷卻的PDMS片材表面上產(chǎn)生亞微米尺寸結(jié)構(gòu)，如凸起和凹陷或褶皺。在一些其它實(shí)施方案中，氧化之后，可以混合PDMS片材的其它前體和交聯(lián)劑，沉積在氧化層的頂部并且固化。因此，可以將第二材料嵌入彈性體材料中。這種方法可以允許在遮光系統(tǒng)兩個(gè)側(cè)面上形成具有PDMS的層狀結(jié)構(gòu)(即疏水性表面)。當(dāng)含有氧化的第二材料層的PDMS被拉伸時(shí)，凸起和凹陷的間距和幅度可被改變，這樣使得由于作為光柵的褶皺表面的衍射效率變化而使可見光被或多或少地散射。因此，具有類二氧化硅結(jié)構(gòu)的PDMS可以變得不透明并且出現(xiàn)多種色彩的虹彩。當(dāng)去除拉伸力時(shí)，PDMS片材可以恢復(fù)到其原始的(或接近原始的)長(zhǎng)度并且可見光的干涉不再發(fā)生并且再次變得透明。遮光系統(tǒng)的拉伸和恢復(fù)至其原始長(zhǎng)度可以是完全可逆的并且可以在PDMS片材的彈性變形范圍內(nèi)被重復(fù)無限次。雖然不希望受理論的約束，但是凸起和凹陷的表面圖案可能在拉伸后引起入射光的散射，使遮光系統(tǒng)不透明。散射光與凸起和凹陷之間的干涉可以被人眼感知為各種顏色(即衍射)。此外，可能的是紅外輻射可以被PDMS吸收或在表面上散射。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，PDMS可以在氧化之前被預(yù)拉伸。在這種情況下，氧化并且釋放拉伸狀態(tài)后，遮光系統(tǒng)可以是不透明的并且具有有色表面。施加應(yīng)變后，遮光系統(tǒng)可以變得透明。其它實(shí)施方案對(duì)本領(lǐng)域一般技術(shù)人員來說將是顯而易見的。例如，精確控制預(yù)拉伸以及控制褶皺圖案中的間距(或波長(zhǎng))和幅度可以產(chǎn)生能夠選擇性地散射紫外輻射同時(shí)透射可見光的遮光系統(tǒng)。本文中描述的遮光系統(tǒng)顯示超越常規(guī)系統(tǒng)的其它額外的優(yōu)勢(shì)。例如，因?yàn)樗稣诠庀到y(tǒng)利用彈性體片材，所以可以容易地修補(bǔ)穿孔或劃痕。例如，可以用其它彈性體前體填塞孔洞并且允許固化而無需像常規(guī)系統(tǒng)那樣必須更換全部遮光體。在某些情況下，所述彈性體片材可以“自愈(self-heal)”，其中小的穿孔或劃痕可以由于彈性體片材的粘彈性特征而自行愈合。在某些情況下，所述遮光系統(tǒng)可以被制造成在遮光系統(tǒng)的表面上賦予某些所需性質(zhì)。例如，可以在所述遮光系統(tǒng)的表面上賦予疏水性質(zhì)或超疏水性質(zhì)，以便防止水滴冷凝并且有助于在表面上的自行清潔。
在某些實(shí)施方案中，所述遮光系統(tǒng)可被制造為可折疊或便攜式的窗戶、遮光體等。例如，聚氨酯顯示低凹痕敏感性，其中所述片材可被容易地折疊和展開，而不會(huì)撕裂或留下不需要的“折痕”痕跡。因此，可以將本公開的遮光系統(tǒng)折疊起來以供壓緊存放或運(yùn)輸并且在安裝和/或使用之前才展開。預(yù)期本文中描述的遮光系統(tǒng)適用于廣泛范圍的應(yīng)用并且不僅僅局限于窗戶飾物。例如，所述遮光系統(tǒng)可被用作適應(yīng)性遮光控制和溫度控制，這樣可以改變通過的光的量的強(qiáng)度，這不限于可見光波長(zhǎng)，而且也適用于紅外和/或紫外輻射。實(shí)施例2 :透明度和不透明度的最佳化將雙組分硅樹脂彈性體(DOW Sylgardl84)是以基質(zhì)比固化劑為10:1的質(zhì)量比來混合。使用雙離心機(jī)混合器來產(chǎn)生兩種組分的均勻混合物并且對(duì)所有樣品保持相同的混合條件。一旦充分混合，就將材料在真空室中脫氣30分鐘的時(shí)間，以便從混合物中去除任何夾帶的空氣氣泡。脫氣之后，將已知量的混合物倒入平坦、淺的聚苯乙烯皿(30CmX30Cm)中以便獲得所需厚度，并且放入60°C的烘箱中來固化2小時(shí)。一旦固化，就將彈性體片材從器皿中剝離出來。取決于應(yīng)用將彈性體片材切成各種形狀和大小。對(duì)于等離子體處理工藝來說，保持片材厚度在O. 5mm至2. 5mm的范圍內(nèi)。等離子體處理之前，將彈性體樣品夾緊在單軸、螺桿傳動(dòng)的拉伸裝置中并且隨后拉伸至所需預(yù)拉伸狀態(tài)(比樣品靜止時(shí)的長(zhǎng)度長(zhǎng)0%、10%、20%和30%)。一旦加載，就將拉伸的樣品放入等離子體真空室中。使用低真空泵將真空室抽空(2分鐘)。以IOsccm的流速向系統(tǒng)中引入氧氣I分鐘，這時(shí)將氣體切斷并且使真空泵降低系統(tǒng)中的壓力(30秒)。使用100W的40kHz電源來電離氧氣。彈性體距離電極6cm進(jìn)行放置。處理時(shí)間取決于各種參數(shù)，特別是與等離子體電極的距離和所述電極的操作功率。對(duì)于高光學(xué)對(duì)比來說，使用70秒的等離子體產(chǎn)生時(shí)間。等離子體處理之后，將真空室通氣來達(dá)到大氣壓力并且從樣品緩慢釋放應(yīng)變。氧等離子體處理之后，將75mmX25mm長(zhǎng)方形樣品背朝拉伸裝置進(jìn)行安裝。使用法線入射角下的透射幾何學(xué)來進(jìn)行光學(xué)表征。通過400 μ m直徑纖維光纜將鎢絲燈與光學(xué)裝置連接。將來自光纖頂端分散的入射光對(duì)準(zhǔn)成大約2cm直徑的圓形光束，將其集中并且聚焦在連接到由定制軟件控制的分光計(jì)的第二纖維光纜上以便收集并且處理光信號(hào)。在對(duì)準(zhǔn)的光束路徑中，使用可調(diào)光圈控制在樣品上的照明區(qū)域。在單軸應(yīng)變的增值下，在400至900nm的波長(zhǎng)范圍收集各種樣品在25ms積分時(shí)間的透光率光譜。不打開光源進(jìn)行背景光譜收集并且由在光束路徑中不放置樣品的情況下收集的光譜將所收集的所有光譜標(biāo)準(zhǔn)化。圖10示出各種樣品的透光率光譜?？梢钥闯?，接近預(yù)拉伸應(yīng)變時(shí)，每個(gè)樣品的透光率最高。然而，當(dāng)比較每個(gè)樣品的最高透光率時(shí)，在這些樣品中，通過20%預(yù)拉伸應(yīng)變制備的樣品顯示最高的透光率。例如，20%預(yù)拉伸樣品在20%應(yīng)變下的最大透光率是約93%，10%預(yù)拉伸樣品在10%應(yīng)變下的最大透光率是約69%，并且30%預(yù)拉伸樣品在30%應(yīng)變下的最大透光率是約58%。實(shí)施例3 :微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展在光學(xué)顯微鏡下分析了根據(jù)實(shí)施例2制備的針對(duì)10%預(yù)拉伸應(yīng)變的樣品，以便分析隨應(yīng)變的變化產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)。如圖1lA所示，在所施加的0%應(yīng)變下(不透明)，褶皺主要垂直于拉伸方向來定向。如圖1lB所示，在所施加的約10%應(yīng)變下(透明)，褶皺同時(shí)平行于并垂直于拉伸方向來定向。如圖1lC所示，在約40%應(yīng)變下(不透明)，褶皺平行于拉伸方向來定向。如圖1lD所示，當(dāng)應(yīng)變松弛回到10%時(shí)(再次透明)，褶皺再次同時(shí)平行于并垂直于拉伸方向來定向。隨后，如圖1lE所示，當(dāng)應(yīng)變松弛回到0%時(shí)(再次不透明)，褶皺再次垂直于拉伸方向來定向。在光學(xué)顯微鏡下分析了根據(jù)實(shí)施例2制備的針對(duì)20%預(yù)拉伸應(yīng)變的樣品，以便分析隨應(yīng)變的變化產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)。如圖12A所示，在所施加的0%應(yīng)變下(不透明)，褶皺主要垂直于拉伸方向來定向。如圖12B所示，在所施加的約20%應(yīng)變下(透明)，褶皺同時(shí)平行于并垂直于拉伸方向來定向。如圖12C所示，在約40%應(yīng)變下(不透明)，褶皺平行于拉伸方向來定向。如圖12D所示，當(dāng)應(yīng)變松弛回到20%時(shí)(再次透明)，褶皺再次同時(shí)平行于并垂直于拉伸方向來定向。隨后，如圖12E所示，當(dāng)應(yīng)變松弛回到0%時(shí)(再次不透明)，褶皺再次同時(shí)平行于并垂直于拉伸方向來定向。在光學(xué)顯微鏡下分析了根據(jù)實(shí)施例2制備的針對(duì)30%預(yù)拉伸應(yīng)變的樣品，以便分析隨應(yīng)變的變化產(chǎn)生的微觀結(jié)構(gòu)。如圖13A所示，在所施加的0%應(yīng)變下(不透明)，褶皺主要垂直于拉伸方向來定向。如圖13B所示，在所施加的約30%應(yīng)變下(透明)，褶皺同時(shí)平行于并垂直于拉伸方向來定向。如圖13C所示，在約40%應(yīng)變下(不透明)，褶皺平行于拉伸方向來定向。如圖13D所示，當(dāng)應(yīng)變松弛回到30%時(shí)(再次透明)，褶皺再次同時(shí)平行于并垂直于拉伸方向來定向。隨后，如圖13E所示，當(dāng)應(yīng)變松弛回到0%時(shí)(再次不透明)，褶皺再次同時(shí)平行于并垂直于拉伸方向來定向。實(shí)施例4 隱私性屏障本公開還適用于需要隱私性控制的任何區(qū)域，如可以快速和可逆地在透明與不透明狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的空間分隔物或辦公桌隱私性屏障。圖14示出具有獨(dú)立可拉伸的屏障32的雙側(cè)書桌(double desk)，在需要形成單個(gè)書桌時(shí)可以將所述屏障去除。這些遮光器、分隔物和隱私性屏障可以就地安裝或是模塊化的可移動(dòng)零件，所述零件可被容易地移到所需位置。相比之下，其它現(xiàn)有的空間分隔物或辦公桌隱私性屏障需要大量的體力勞動(dòng)和裝配時(shí)間來安裝和使用。在一些其它情況下，所述隱私性屏障可被用作情緒調(diào)節(jié)材料，其中彩色可以在不同觀測(cè)角度和不同環(huán)境條件下變化。所述隱私性屏障還可以在藝術(shù)用顯示器中使用，其中通過選擇性地拉伸和釋放片材的某些區(qū)域，不均勻的拉伸方式可以產(chǎn)生復(fù)雜的圖案。實(shí)施例5 :招牌和顯示器在某些實(shí)施方案中，本公開還適用于顯示所需信息的招牌，如廣告招牌、商業(yè)招牌、加密或隱藏的信息、問候卡片、商業(yè)卡片、取決于所施加的應(yīng)變顯示不同信息的“智能”顯示器等。例如，如圖6C所示，顯示器起初可以顯示“拉伸我(Stretch Me)”，其中顯示器只有一端被固定。當(dāng)使用者拉伸顯示器時(shí)，可以顯示新的信息如“哈佛大學(xué)(Harvard)”(如圖6D所示)或任何其它所需的信息?？梢詫⑦@些顯示器并入問候卡片中，所述問候卡起初顯示“拉伸我(Stretch Me)”并且稍后當(dāng)讀者實(shí)際拉伸顯示器時(shí)顯示“生日快樂！(HappyBirthday!)”等。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以預(yù)見大量的其它實(shí)施方案。 通過回顧本發(fā)明的描述和實(shí)施方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可以執(zhí)行修改方案和等價(jià)的替換方案而不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。因此，本發(fā)明不意圖由以上明確描述的實(shí)施方案限制，并且僅由隨附的權(quán)利要求書所限制。
權(quán)利要求
1.一種遮光系統(tǒng)，其包括 基底； 第二材料，所述第二材料具有不同于所述基底的折射率并且形成多個(gè)褶皺，所述第二材料在所述基底的一個(gè)區(qū)域上或嵌入所述基底的一個(gè)區(qū)域內(nèi)；以及 拉伸裝置，所述拉伸裝置用于可逆地拉伸所述基底和所述第二材料并且用于減小所施加的伸長(zhǎng)率； 其中所述拉伸裝置能夠通過隨所施加的應(yīng)變的變化改變所述褶皺的取向來控制光透射的量； 其中當(dāng)所述褶皺中的一些褶皺是大致上平行于所述拉伸方向來定向并且所述褶皺中的一些褶皺是大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向時(shí)，所述遮光系統(tǒng)是透明的。
2.如權(quán)利要求1所述的遮光系統(tǒng)，其中 增加所施加的應(yīng)變減少了穿過所述遮光系統(tǒng)的光透射，并且減小所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述遮光系統(tǒng)的光透射。
3.如權(quán)利要求1所述的遮光系統(tǒng)，其中 增加所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述遮光系統(tǒng)的光透射，并且 減小所施加的應(yīng)變減少了穿過所述遮光系統(tǒng)的光透射。
4.如權(quán)利要求1所述的遮光系統(tǒng)，其中所述基底包含聚二甲基硅氧烷或聚氨酯。
5.如權(quán)利要求1所述的遮光系統(tǒng)，其中所述第二材料包含所述基底的被氧化區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的遮光系統(tǒng)，其中所述遮光系統(tǒng)通過形成大致上平行于所施加的應(yīng)變方向來定向的所述褶皺而變得不透明。
7.如權(quán)利要求1所述的遮光系統(tǒng)，其中所述基底包含聚二甲基硅氧烷并且所述第二材料包含SiOx。
8.如權(quán)利要求1所述的遮光系統(tǒng)，其中所述拉伸裝置施加應(yīng)變并且根據(jù)一種或多種環(huán)境變化、氣壓致動(dòng)、所施加的磁場(chǎng)或所施加的電場(chǎng)來減小所施加的應(yīng)變。
9.如權(quán)利要求8所述的遮光系統(tǒng)，其中所述一種或多種環(huán)境變化包括溫度、濕度或光強(qiáng)度的變化。
10.一種顯不器,其包括 基底；和 第一區(qū)域，所述第一區(qū)域在所述基底上或嵌入所述基底內(nèi)的，所述基底包含具有不同于所述基底的折射率并且形成多個(gè)褶皺的第二材料； 其中所述顯示器能夠通過隨所施加的應(yīng)變的變化改變所述多個(gè)褶皺的取向來控制穿過所述第一區(qū)域的光透射的量，以便顯示所需信息； 其中當(dāng)所述褶皺中的一些褶皺是大致上平行于所述拉伸方向來定向并且所述褶皺中的一些褶皺是大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向時(shí)，所述顯示器的所述第一區(qū)域是透明的。
11.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其中 增加所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述第一區(qū)域的光透射，并且 減小所施加的應(yīng)變減少了穿過所述第一區(qū)域的光透射。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示器，其進(jìn)一步包括第二區(qū)域，所述第二區(qū)域包含具有不同于所述基底的折射率的同種第二材料或不同種第二材料； 其中增加所施加的應(yīng)變減少了穿過所述第二區(qū)域的光透射，并且 減小所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述第二區(qū)域的光透射。
13.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其中 增加所施加的應(yīng)變減少了穿過所述第一區(qū)域的光透射，并且 減小所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述第一區(qū)域的光透射。
14.如權(quán)利要求13所述的顯示器，其進(jìn)一步包括 第二區(qū)域，所述第二區(qū)域包含具有不同于所述基底的折射率的同種第二材料或不同種第二材料； 其中增加所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述第二區(qū)域的光透射，并且 減小所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述第二區(qū)域的光透射。
15.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述基底包含聚二甲基硅氧烷或聚氨酯。
16.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述第二材料包含所述基底的被氧化區(qū)域。
17.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述第一區(qū)域通過形成大致上平行于所施加的應(yīng)變方向來定向的所述褶皺而變得不透明。
18.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述彈性體材料包含聚二甲基硅氧烷并且所述第二材料包含SiOx。
19.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其進(jìn)一步包括拉伸裝置，所述拉伸裝置用于可逆地拉伸所述基底和所述第二材料并且用于減小所施加的伸長(zhǎng)率。
20.如權(quán)利要求19所述的顯示器，其中所述拉伸裝置施加應(yīng)變并且根據(jù)一種或多種環(huán)境變化、氣壓致動(dòng)、所施加的磁場(chǎng)或所施加的電場(chǎng)減小所施加的應(yīng)變。
21.如權(quán)利要求20所述的顯示器，其中所述一種或多種環(huán)境變化包括溫度、濕度或光強(qiáng)度的變化。
22.—種方法,其包括 提供基底； 將第二材料形成在所述基底的一個(gè)區(qū)域上或嵌入所述基底的一個(gè)區(qū)域內(nèi)并且形成多個(gè)褶皺，其中所述第二材料具有不同于所述基底的折射率；以及 向拉伸裝置可操作地提供所述基底和所述第二材料以便形成遮光系統(tǒng)，這樣使得所述拉伸裝置能夠拉伸所述遮光系統(tǒng)并且所述拉伸裝置能夠減小所施加的應(yīng)變，并且所述拉伸裝置能夠通過隨所施加的應(yīng)變的變化改變所述褶皺的取向來控制光透射的量； 其中當(dāng)所述褶皺中的一些褶皺是大致上平行于所述拉伸方向來定向并且所述褶皺中的一些褶皺是大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向時(shí)，所述遮光系統(tǒng)是透明的。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包括 拉伸所述基底和所述第二材料以減少穿過所述遮光系統(tǒng)的光透射。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其進(jìn)一步包括 減小所施加的應(yīng)變以增加穿過所述遮光系統(tǒng)的光透射。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其進(jìn)一步包括 拉伸所述基底和所述第二材料以增加穿過所述遮光系統(tǒng)的光透射。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步包括 減小所施加的應(yīng)變以減少穿過所述遮光系統(tǒng)的光透射。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述基底包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚氨酯。
28.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述形成第二材料包括氧化所述基底的區(qū)域以便獲得所述第二材料。
29.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述形成第二材料產(chǎn)生片材，所述片材具有大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向的褶皺。
30.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述基底包含聚二甲基硅氧烷并且所述第二材料包含SiOx0
31.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述拉伸裝置被可操作地配置來施加應(yīng)變并且根據(jù)一種或多種環(huán)境變化、氣壓致動(dòng)、所施加的磁場(chǎng)或所施加的電場(chǎng)來減小所施加的應(yīng)變。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述一種或多種環(huán)境變化包括溫度、濕度或光強(qiáng)度的變化。
33.一種方法,其包括 提供基底；和 將第一區(qū)域形成在所述基底上或嵌入在所述基底內(nèi)以形成顯示器，所述基底包含第二材料，所述第二材料具有不同于所述基底的折射率并且具有多個(gè)褶皺； 其中所述顯示器能夠通過隨所施加的應(yīng)變的變化改變所述多個(gè)褶皺的取向來控制穿過所述第一區(qū)域的光透射的量，以便顯示所需信息； 其中當(dāng)所述褶皺中的一些褶皺是大致上平行于所述拉伸方向來定向并且所述褶皺中的一些褶皺是大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向時(shí)，所述顯示器的所述第一區(qū)域是透明的。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中 增加伸長(zhǎng)率增加了穿過所述第一區(qū)域的光透射，并且 減小所施加的應(yīng)變減少了穿過所述第一區(qū)域的光透射。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其進(jìn)一步包括 形成第二區(qū)域，所述第二區(qū)域包含具有不同于所述基底的折射率的同種第二材料或不同種第二材料； 其中增加所施加的應(yīng)變減少了穿過所述第二區(qū)域的光透射，并且 減小所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述第二區(qū)域的光透射。
36.如權(quán)利要求33所述的方法，其中 增加所施加的應(yīng)變減少了穿過所述第一區(qū)域的光透射，并且 減小所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述第一區(qū)域的光透射。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其進(jìn)一步包括 形成第二區(qū)域，所述第二區(qū)域包含具有不同于所述基底的折射率的同種第二材料或不同種第二材料； 其中增加所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述第二區(qū)域的光透射，并且 減小所施加的應(yīng)變?cè)黾恿舜┻^所述第二區(qū)域的光透射。
38.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述基底包含聚二甲基硅氧烷或聚氨酯。
39.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述第二材料包含所述基底的被氧化區(qū)域。
40.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述形成第二材料使褶皺大致上垂直于所施加的應(yīng)變方向來定向。
41.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述基底包含聚二甲基硅氧烷并且所述第二材料包含SiOx。
42.如權(quán)利要求33所述的方法，其進(jìn)一步包括 可操作地提供拉伸裝置以便可逆地拉伸所述基底和所述第二材料并且減小所施加的應(yīng)變。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中所述拉伸裝置施加應(yīng)變并且根據(jù)一種或多種環(huán)境變化、氣壓致動(dòng)、所施加的磁場(chǎng)或所施加的電場(chǎng)來減小所施加的應(yīng)變。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述一種或多種環(huán)境變化包括溫度、濕度或光強(qiáng)度的變化。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種基底，所述基底的表面上具有第二材料或所述基底內(nèi)嵌入了作為一層的第二材料。所述第二材料具有不同于所述基底的折射率和/或剛度，這樣使得所述基底和所述第二材料的拉伸和未拉伸可在與光相互作用的所述第二材料中引起褶皺，從而允許從透明狀態(tài)到不透明或虹彩狀態(tài)的可逆變化，反之亦然。本公開可用作遮光系統(tǒng)和/或顯示器。
文檔編號(hào)G02B26/02GK103025991SQ201180036436
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者P·金, J·艾森貝格, J·瓦倫加 申請(qǐng)人:哈佛大學(xué)校長(zhǎng)及研究員協(xié)會(huì)