本申請要求申請號為61/969,040、申請日為2014年3月21日的美國臨時申請的優先權，其全部內容以引用方式結合于此。

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技術領域

本公開的技術主要涉及流體管理，更具體地，涉及利用不同相鄰潤濕性區域在基體上形成流體網絡結構的流體流動管理。

背景技術：

出汗是人體體溫調節的主要手段，出汗過程中，汗液(主要由水組成)被分泌至皮膚并由流體的蒸發將熱量從表皮以下帶走。如果在劇烈活動中沒有充分排汗，聚集的汗液能急劇增加皮膚周圍的濕度水平，導致非常不舒適的感覺。使用高芯吸性(wicking)織物的運動服業已成為目前從人體排汗的標準解決方案。這些基于芯吸的織物利用纖維的毛細作用來吸濕。依靠蒸發來除濕并干燥織物。然而，這種芯吸-蒸發除濕方式存在嚴重問題。比如，被完全水合后，飽和織物的重量將會增加并且芯吸過程將會停止。這種飽和織物會在皮膚上導致不舒適的感覺。由于水分堵塞了織物的纖維之間的空氣通道，織物的透氣性也會降低。

目前的運動服的整件衣服都由液體吸收性織物構成，并帶有用于吸汗的互聯的親水區。一旦衣服的一部分接觸汗液，將迅速吸收水分并在衣服上大面積擴散。根據毛細-芯吸原理，水分將會從濕區被傳輸至襯衫的干區直至整件衣服飽和。小量出汗情況下該機理效果令人滿意，但是當穿著者大量出汗時效果不佳。當穿著者迅速排汗時，整件衣服都會變得同等的濕、重、黏以及不舒服，甚至身體上衣服極少與皮膚相接觸的區域也是這樣。這種飽和織物隨后堵塞從皮膚到外界的氣體輸送路徑并抑制人體皮膚上的蒸發性冷卻。而且，由于與皮膚接觸的飽和襯衫上的水分蒸發，極少與織物接觸的身體區域會體驗到令人不悅的寒冷。

上述問題的一個原因在于，當設計這些特殊衣服結構時，人體不同區域具有不同的出汗率這一事實被忽略了。為了從大量排汗區域(如，頭、頸和上背)吸收汗液，位于人體排汗較慢或者不常接觸衣服的區域(如，胸部、腹部和下背)上的織物的干燥度被犧牲掉了。例如，襯衫的前面經常很快被從頭部和頸部區域流下來的汗水所飽和，而不是織物主要覆蓋的胸部和腹部區域。同理，襯衫背面的下部區域，雖然不常與皮膚相接觸，卻經常被從頭部/頸部以及上背區域流下來的汗水所飽和，這些區域汗液產生更快并且皮膚受到衣服的壓迫更密切。這些織物不能以一種舒適于人體的方式來管理水分。

新開發的高科技織物，包括和芯吸窗(wicking window)，嘗試通過對織物內表層改性來解決該問題。例如，所述發明將織物的內表層(與水分產生表面或者皮膚相接觸的表面)改性，使其比外部更加的親水。因此，水分將傾向于被轉移到織物的外表層而蒸發。芯吸窗織物利用了相似的構思。織物內表層被改性形成一種非連續的疏水圖案。結果，織物內表層的濕區減少并且更多的水分被轉移至織物的外部而被吸收。但是，這些織物中仍然存在嚴重問題。當織物吸收液體時，氣體滲透性降低并且重量劇增。

另一種示例織物使用3D編織結構形成織物的彎曲結構來減少織物的接觸面積以及改善氣體的流動。然而，織物的整體面積由于這種彎曲而增加了。相比于常規織物，當這種織物變濕時，增加的面積導致重量的額外增加。

另一個示例是織物，利用親水纖維和疏水纖維的混合來解決自然織物的常規問題。然而，最終結果仍然是親水性纖維，當被制成織物時不能輸送或移除流體。

技術實現要素：

描述了一種裝置及方法，其利用不同潤濕性區域來形成用于流體管理的流體網絡結構。根據所描述技術的一個實施例，所述流體網絡結構包括由基體中不同潤濕性區域形成的多個流體通道。這些流體通道網絡可以被設計成像一個在所述基體中的虹吸系統并能夠主要利用重力而不是毛細吸收作用來輸送和去除水分。在某些情況下，織物施加在水分上的表面張力或壓力會促進流體的輸送。

目前所描述技術的一個方面，所述基體包括為液體吸收性并形成潤濕性梯度的多個不同的潤濕性區域。當流體接觸所述基體時，流體就沿著所述梯度從液體吸收性較低的區域向液體吸收性較高的區域移動。

本技術的另一方面，所述基體包括由相鄰的液體吸收性區域和液體排斥性區域形成的多個流體通道。進入所述液體吸收性流體通道的液體的移動能夠被由所述液體排斥性區域產生的壓力所促進。

在此所描述技術的進一步的方面將會在本說明書的以下部分中引出，其中的詳細說明是為了在不對本技術進行限制的情況下充分揭示本技術的優選實施例。

附圖說明

通過參考以下僅用于示例性目的的附圖，在此描述的本技術將會被更加完全地理解。

圖1A為根據本說明書的一個實施例在基體的液體排斥性區域內形成通道的液體吸收性區域的前視示意圖。

圖1B為圖1A中與皮膚接觸的材料的側截面示意圖。

圖2A為形成不同形狀的通道的液體吸收性區域的實例的前視圖。

圖2B為延伸基體的整個長度的液體吸收性區域的前視圖。

圖2C為在大部分區域仍是液體吸收性的基體上的兩個流體通道的前視圖。

圖2D至圖2F為流體通道網絡的實例的前視示意圖。

圖3A為用于從寬的區域收集水分并將其攜帶至中心滴落點的流體網絡的前視圖。

圖3B為用于從寬的區域收集水分并將其攜帶至側部滴落點的流體網絡的前視圖。

圖4A和圖4B為根據本說明書的一個實施例說明流體通道如何能夠形成為各形狀，具體形成為心形的實例的示意圖。

圖5A至圖5C為根據本說明書的實施例的不同滴落點形狀的示意圖。

圖6A為通道的底部被液體排斥性層所覆蓋的液體吸收性通道的前視圖。

圖6B為圖6A中材料的側截面圖。

圖6C為通道的底部被暴露的液體吸收性通道的前視圖，因為液體吸收性通道將會在基體的外表層上。

圖6D為圖6C中與顯示流體流動路徑的皮膚相接觸的材料的側截面圖。

圖7A至圖7C為示例了一個實施例的示意圖，其中材料(圖7A)的內表層(與水分產生表面相接觸的層)比材料(圖7C)的外層具有更多的液體排斥性區域面積覆蓋。圖7B為圖7A的流體通道設計的橫截面圖。

圖8A為具有穿透基體并連接至材料的外層流體通道網絡的液體吸收性圓圈的材料的內表層的前視圖。

圖8B為圖8A的流體通道設計的橫截面示意圖。

圖8C為在圖8A和圖8B中所示的材料的外層流體通道網絡的前視圖。

圖9A為具有穿透基體并連接至材料的外層流體通道網絡的液體吸收性圓圈的材料的內表層的前視圖。在本實施例中，通道的形狀是抽象的，而非矩形的。

圖9B為圖9A的流體通道設計的橫截面示意圖。

圖9C為在圖9A和圖9B中所示的材料的外層流體通道網絡的前視圖。

圖10A為具有穿透基體并連接至材料的外層流體通道網絡的液體吸收性圓圈的材料的內表層的前視圖。

圖10B為圖10A的流體通道設計的橫截面圖。

圖10C為在圖10A和圖10B中所示的材料的外表層的流體通道網絡的示意圖，其中，在基體的外表層上的液體吸收性通道具有比連接至內表層的液體吸收性區域窄的區域。

圖11A至圖11C為根據本說明書的一個實施例的示意圖，其中流體通道網絡圖案的外表層被液體排斥涂層完全覆蓋。圖11A示出了內表層，圖11B為圖11A的流體通道設計的橫截面圖并且圖11C示出了外表層。

圖12為用于管理由冷凝過程產生的水分的流體網絡結構的一個實施例的正截面圖。

圖13為夾在內部液體排斥性層和外部液體排斥性層之間的液體吸收性流體通道的一個實施例的立體圖。

圖14為示出了流體通道的不同構造的前視圖。

圖15A至圖15C為本說明書的一個實施例的示意圖，其中在位于內表層上的液體吸收性區域的材料的厚度可以比材料的其它部分更大并進一步向外延伸。圖15A為示出了內表層的前視圖，圖15B示出了圖15A的材料的橫截面圖并且圖15C示出了所示材料的外表層。

圖16A至圖16C為本說明書的具有液體排斥性支撐結構的一個實施例的示意圖。圖16A為示出了材料的內表層的前視圖，圖16B示出了圖16A的材料的橫截面圖并且圖16C示出了材料的外表層。

圖17A為本說明書的一個實施例的橫截面圖，其中液體排斥性支撐結構位于基體材料的外部從而能增加干燥層，用于在液體吸收性通道和人們可能穿在流體通道的外部上的衣服的附加層之間進行分離。

圖17B為圖17A所示的實施例的外表層的前視圖。

圖18A至圖18D為示出了多個材料層如何能夠被組合形成流體網絡結構或為基礎流體網絡結構提供附加功能的示意圖。圖18A為材料(帶有流體網絡結構的基體)的內表層的前視圖。圖18B為在圖18A中所示的材料的側橫截面圖。圖18C為圖18A的實施例的微小不同的替代方案的側橫截面圖，其中部分液體排斥性區域能夠被由完全液體排斥性材料制成的膜所置換或增強，可以用黏膠使膜緊貼在織物的背面以阻止液體流接觸皮膚。圖18D為根據本說明書的一個實施例的材料的外表層的前視圖。

圖19為本說明書的一個實施例的前視圖，其中流體通道網絡的一個區域被連接到能夠收集水分并阻止其從材料上滴落的一塊吸收性材料上。

圖20為本說明書的一個實施例的前視圖，其中液體吸收性通道的滴落點為能夠把滴落點轉換成水分吸收性收集區的移動結構。

圖21A為根據本說明書的一個實施例的用于利用表面張力驅動流且從一端至另一端逐漸變寬的液體吸收性通道的示意圖。

圖21B為示例了在圖21A中所示的流體通道實施例的流體流的方向的示意圖。

圖22A為帶有被弱液體吸收性區域包圍的液體吸收性區域以形成液體吸收性梯度的基體的示意圖。

圖22B為示例了圖22A中所示的流體通道實施例的流體流的方向的示意圖。

圖23A和圖23B為具有集成流體網絡結構的一小片織物的圖片。圖23B示出了織物的內表層。圖23B示出了在滴落點帶有液滴的織物的外表層。

圖24為如何用篩輥把液體排斥性涂層圖案印刷在液體吸收性基體上從而構建流體網絡結構的一個實例的示意圖。

圖25A為示出了材料的外表層通道圖案是如何利用篩輥被印刷并完全穿透基體而形成流體通道結構的俯視圖。

圖25B為印刷外層通道圖案后的材料的一個特寫的側視圖。

圖26A為示出了材料的內表層通道圖案是如何利用篩輥被印刷并穿透一半基體而形成流體通道結構的示意圖。

圖26B為印刷內表層通道圖案后的材料的一個特寫的示意圖。

圖27A為根據本說明書的一個實施例的編織流體通道結構的外表層的示意圖。

圖27B為根據本說明書的一個實施例的編織流體通道結構的內表層的示意圖。

圖27C和圖27D為根據本說明書的一個實施例的編織流體通道結構的特寫俯視示意圖。

圖28A至圖28C為示出了通道長度、寬度和紡織孔隙度各自如何能影響流體網絡系統的流動速率的曲線圖。

圖29為示出了滴落點的形狀如何能影響一特定流體通道網絡的流動速率的曲線圖。

圖30A為相比于不具有用于流體管理的流體通道網絡的織物樣品，用在織物樣品的外表層上的流體通道圖案的前視圖。

圖30B為相比于不具有用于流體管理的流體通道網絡的織物樣品，用在織物式樣的內表層上的流體通道圖案的前視圖。

圖31為水流沿著織物樣品流動大概10秒鐘后，傳統吸濕性聚酯織物樣品和具有流體通道圖案的織物樣品的對比圖。

圖32A為根據本說明書的一個實施例的具有流體通道網絡的冷凝控制材料的示意圖。

圖32B為根據本說明書的一個實施例的具有收集水分的流體通道網絡的冷凝控制材料的圖片。

圖33A和圖33B為分別示出了織造有沿整件衣服重復的多個流體通道網絡的襯衫的正面和背面的圖片。

圖34A和圖34B描述了襯衫的前視示意圖和后視示意圖，示例了襯衫上的流體通道如何能被設置使得液滴的形成和滴落變得不明顯。

圖35A為具有開始于衣領并延伸至襯衫的底部的一個液體吸收性區域以及分別位于襯衫的兩側開始于肩部并向下延伸剛好至襯衫的中部以下的兩個液體吸收性區域的襯衫的前側的示意圖，其中所有的液體吸收性區域均被液體排斥性區域所隔開。

圖35B為具有上部液體吸收性區域和中部液體吸收性區域的襯衫的后側的示意圖。

圖36A為具有從衣領延伸至襯衫底部的中部液體吸收性區域和兩個側部液體吸收性區域的襯衫的前側的示意圖。

圖36B為具有兩個主液體吸收性區域的襯衫的后側的示意圖。

圖37A為具有與圖36A中襯衫相同的通道設計并在襯衫的袖子上增設有流體通道的襯衫的前側的示意圖。

圖37B為具有與圖36A中襯衫相同的通道設計并在襯衫的袖子上增設有流體通道的襯衫的后側的示意圖。

圖37C與為具有與圖36A中襯衫相同的通道設計并在襯衫的袖子上增設有流體通道的襯衫的側視示意圖。

圖38A和圖38B分別為具有底部液體吸收性嵌板和兩側部液體吸收性嵌板的襯衫的前部和后部的示意圖。

圖38C為示出了從運動后的穿著者身上吸收汗液的圖38A中所描述的具有位于底部的液體吸收性嵌板的襯衫的圖片。

圖38D為圖38A和圖38B中描述的襯衫的圖片，其中示出了側部嵌板從運動后的穿著者身上收集汗液。

圖39A和圖39B分別為具有覆蓋兩個衣領和胸部區域并延伸至襯衫的側部滴落點的液體吸收性區域而腹部區域保持為液體排斥性的襯衫的前部和后部的示意圖。

圖40為在襯衫的前外表層上形成樹形圖案的流體通道網絡實例的示意圖。

圖41A為具有被液體排斥性區域分隔的三個區域的液體吸收性通道的襯衫的前側的示意圖。

圖41B為具有被液體排斥性區域分隔的四個區域的液體吸收性通道的襯衫的后側的示意圖。

圖42A為應用在短褲腰帶處的流體網絡結構實例的示意圖。

圖42B為應用于短褲前部腰帶處的流體網絡結構實例的圖片。

圖42C為應用于短褲側部腰帶處的流體網絡結構實例的圖片。

圖43為應用于短褲的腰帶和上部區域的流體網絡結構實例的示意圖。

圖44為示例了另一流體通道網絡構造的示意圖，其中流體吸收性通道覆蓋短褲從而將汗液輸送至短褲的側部并從滴落點處滴落。

圖45為具有流體網絡結構的襪子的一個實施例的示意圖，流體網絡結構具有將從腿上流下的汗液攜帶至襪子的側部并將其從滴落點處滴落的流體通道。

圖46A示出了具有流體網絡結構的束頭帶的一個實施例的前視圖。

圖46B至圖46D為圖46A中所示的實施例的圖片。

圖47為具有流體網絡結構的騎行服的一個實施例的示意圖。

圖48A為具有流體網絡結構的四角帳篷的一個實施例的透視圖。

圖48B為具有流體網絡結構的圓柱狀帳篷的一個實施例的透視圖。

具體實施方式

潤濕性為表征材料表面和液體之間相互作用的特性。基于單一材料內的潤濕性差異，當流體接觸材料的表面時，要么被材料的表面吸收要么被材料的表面所排斥。總結為潤濕性的兩種狀態：液體吸收性和液體排斥性。材料表面的液體潤濕性與材料的纖維針對某一特定流體的接觸角α、用平均孔半徑r表征的孔結構的幾何形狀(注意：對于織物結構，所述孔半徑可以被估計作為兩個相鄰纖維峰之間的距離)以及其上液體的性質(表面張力γ和液壓P_L)相關。無論對液體的吸收性還是排斥性均能由被稱之為潤濕性值的重要數值S大致地決定：

如果S＞0，液體將會被織物吸收。如果S＜0，液體將會被織物排斥。該數值越大，材料的液體吸收性越強。方程式1提供了一種一般定量地比較兩個表面的潤濕性的方式。上述關系示出了潤濕性實際上是這些參數的組合并且依賴于所給條件。

需要注意的是潤濕性的定義要比“親水性”和“疏水性”材料的常規定義更加廣義并且更加準確。通常，具有小于90°水接觸角的材料被稱之為親水的以及90°以上的被稱之為疏水的。這種現象可以從上述方程式中得到理解：當α小于90°時，cosα大于零且S通常是大于零的(除非液壓P_L遠低于零)，這意味著液體將會被吸收進材料中。然而，即使當接觸角在90°以上(疏水性)且方程式的右手邊為負，小量的加壓水或具有大液壓值P_L的微量液滴仍然可能被材料吸收。

例如，當高速加壓水流被用于作用于液體排斥性表面時觀察到了水排斥性的失效，此時材料持水并變成“液體吸收性”。因此，“液體排斥性”和“液體吸收性”在此將會被持續用來描述材料結構的整體潤濕性。

需要注意的是材料的潤濕性不應被看作為材料的固定的結構或接觸角，而是應看作為在液體性質和條件的給定范圍之下材料結構的具體特征。例如，用于汗液控制液體排斥性區域可能變成用于冷凝收集的液體吸收性區域，因為在后者條件下液壓相對較大。

更具體的可參考附圖，為了說明性目的，在此對使用具有形成流體網絡結構的液體吸收性區域和液體排斥性(或弱液體吸收性)區域的材料來管理液體流動的裝置和方法進行了描述并在圖1A至圖48B中進行了一般性的描繪。應注意的是：對于多張附圖中的同一個結構在說明書中使用同一附圖標記。還應注意的是：在不偏離在此揭示內容的基本理念的前提下，方法在具體的步驟和順序方面可能會有所變化。所述的方法步驟僅僅是示例性的，順序可以有所變化。所述步驟可以按照期望的任何順序，只要其仍然能實現所主張的技術的目的。

圖1A為在基體106的液體排斥性區域104中形成通道118的液體吸收性區域102的一個實施例100的示意圖。這兩個區域之間的潤濕對比將形成虛擬通道118用以將液體流動限制在液體吸收性區域102中，而液體排斥性區域104保持干燥。多個流體通道118能形成在特定基體106上從而形成流體網絡結構設計(虹吸式網絡)。為了最高效地去除液體，在流體網絡設計中多個液體吸收性通道118的取向在使用時不應完全水平。通道118的底部最低重力區被稱之為滴落點108。滴落點108通常是液體吸收性區域102和鄰近的液體排斥性區域104在通道118的最低重力點相遇的地方。沿通道118的長度L向下流動的流體在滴落點108處聚集直至流體形成液滴116，液滴116變得足夠大時從材料上墜落。通道的寬度W可能根據具體應用而變化。

如圖1B所示，例如當材料(帶有流體網絡結構的基體)與人體皮膚110相接觸時，皮膚110上與材料的液體吸收性區域102相接觸的水分112將會被迅速吸收并使通道區域潤濕。在重力使水分保持向下方114移動時，由于類似虹吸原理，與通道118相接觸的水分112將會被連續地吸入通道118中。由此導致大多數的通道118保持為非飽和狀態。借助壓力差，水分112將會被拉入通道118的非飽和部分中。

由于這種自持過程，沒有蒸發的多余水分112將會逐漸聚集在通道118的底部滴落點108處。液滴116在滴落點108處形成并且由于液體吸收性區域和液體排斥性區域之間的接觸角的較大差異導致的滯后作用將最先在滴落點區被鎖住。隨著更多的水分被收集，液滴116將持續變大。當重力變得大于滯后力時，液滴將從材料的表面分離并滴落。

沿著通道118方向的流包括兩部分：一部分是在材料表面上的自由表面流以及另一部分是在通道圖案內部的流。液體吸收性圖案在外表層上的流動速率Q_s以及內表層(與水分產生表面相接觸的層)流動速率Q_i可以通過以下方程式2、3和4來表征：

其中，k為織物相對于流體的滲透率，L、W和T分別為液體吸收性區域的長度、寬度和厚度，△P為液體靜壓力，H為表面流體膜的厚度，μ為流體的粘度并且θ為通道的取向與豎直(重力)方向之間的角度(范圍為0度到90度，90度時為完全水平)。該角度可以隨著運動中材料的不同取向而變化并且應始終參照當前的重力方向而計算。

沒有直接在液體吸收性圖案之下的水分能夠通過從液體排斥性區域104擠壓而被部分地推向流體通道。如果材料與水分產生表面，例如與人體皮膚緊密壓緊接觸，這種“推”式輸送是意義顯著的。這可以在流體網絡結構應用于服裝以及作為緊身衣在運動中相對于皮膚被拉伸時看出。在此過程中，水分112的大部分通過流體網絡(見圖2D至圖2F)和多余水分的滴落而去除，而液體排斥性區域保持干燥并形成阻擋流體向下流動的屏障。

服裝上流體網絡結構實現的水分去除能在皮膚110上保持必要量的水分112用于通過蒸發而冷卻并且允許蒸汽自由通過材料106的干燥區域(液體排斥性區域104)。該流體通道結構本身只是保持去除過多的水分。該結構提供了濕的織物圖案本身和在皮膚上的蒸發冷卻的組合冷卻效果。

雖然皮膚上的汗液被用作為一個實例用以解釋材料的多個實施例的水分輸送過程，需要注意的是該結構能被應用于水分管理應用的廣泛領域。包括在不同表面上的水分去除、冷凝去除、溢出控制、燃料電極等等。所述的水分可以是水、生物液體(汗液、尿液、血液等等)、油、有機溶劑以及許多其它的。除此之外，術語“親水”和“疏水”為材料對于液體的親和力的一般描述。這些術語的使用不會將結構限制在與水相關的應用。基于上述織物上的液體潤濕性理論，還可以衍生出適用于各種情況的適合的結構和材料。

參考圖2A，液體吸收性區域102(或通道)的形狀可以為矩形、三角形、圓形、多邊形等并且不受限制。該形狀可以是傾斜的并且有多個角θ。液體吸收性區域102也能延伸通過材料的整體長度，如圖2B中所示。多個通道118可以是相接觸的從而形成用于將一個區域上的水分輸送至滴落點108的流體通道網絡。流體通道網絡的三個實例如圖2D、圖2E和圖2F所示。通道118在基體上的位置可以是任意的。通道圖案也可以被重復從而覆蓋整個基體。

液體吸收性通道圖案的寬度可以根據流體管理系統的應用而變化。液體吸收性區域102或網絡圖案的長度可以很短或者與材料的長度一樣長(見圖2B)。液體吸收性區域與液體排斥性區域的面積之比不受限制。圖2C示例了材料上的兩個流體通道118，該材料的大部分區域仍是液體吸收性102。

在一個實施例中，如圖3A所示，通道118的流體網絡可以被構造成用于將很寬區域內的水分112收集至中心滴落點108。可選地，通道118可以被構造使得所有多余水分被分到兩個側部滴落點108并滴落，如圖3B所示。

在如圖4A所示的另一實施例中，流體通道118可以被構造成形成美學圖案的曲線，比如心形。可選地，通道118的不同長度可以被定位在圖案形狀中，如圖4B所示。

在又一實施例中，液體吸收性通道圖案可以在織物上用不同的顏料進行著色使得圖案不論是濕的還是干的在衣服上都形成明顯的裝飾。

滴落點108的形狀能影響流體通道網絡的滴落速率。滴落點108相比通道可以有不同的幾何形狀，其能加快或減慢流體通道網絡的滴落過程并且也能影響流體通道網絡虹吸系統的整體流體去除速率。例如，窄的滴落點(與通道寬度有關)將會加速通道的液滴滴落速率。圖5A至圖5C示出了不同滴落點108形狀的實例。圖5A所示的滴落點相比于在圖5B或圖5C所示的滴落點產生更高的液滴滴落速率。

盡管通道118應是液體吸收性的，液體吸收性區域102的厚度在整個基體中可以是不一致的。換句話說，部分液體吸收性區域102可以被改性為弱液體吸收性的或液體排斥性的用以進一步減少織物的濕度以及促進流體管理。

在如圖6A至圖6D所示的實施例600中，液體吸收性區域102的底部區域602可以被液體排斥性層604所覆蓋。圖6A示出了會與流體產生表面相接觸的材料的內表層，在本實例中為人體皮膚。圖6B示出了材料的橫截面圖并示例了液體吸收性區域102(通道)的底部區域602如何能被液體排斥性層604所述覆蓋。圖6C示出了材料的外表面。圖6D示出了該設計如何能促使集聚的液滴116在材料的外層上的流體通道的底部滴落而不是向后流到皮膚和材料內層之間的間隙里。在本實施例中，液體排斥性圖案的長度足夠長使得材料的液體內層的液體靜壓力比外部滴落的液滴的拉普拉斯壓力△P₂要高。

圖7A至圖7C為實施例700的示意圖，其中如圖7A所示的材料106的內表層要比如圖7C所示的材料的外表層具有更多的液體排斥性區域104的覆蓋面積。材料的內表層(與液體產生表面相接觸)具有非連續的液體吸收性區域102，呈現為由小圓圈(或其它形狀)組成的圖案702。在材料內表面上的這些液體吸收性區域102通過液體吸收性路徑704連接至材料的外層液體吸收性通道118，如圖7B中的橫截面圖所示。在材料的內表層上形成圖案702的液體吸收性區域102用作將水分吸至外部虹吸網絡(液體吸收性通道118)的小入口。該結構從內表層到外層的水分去除速率受到入口尺寸的強烈限制，該入口充當連接材料106內表層和外表層的通道。入口的尺寸越大，流動速率越快。

材料內表層圖案可以簡單如圓圈或為復雜的。圖案的尺寸可以變化。內表層液體吸收性圖案可以比外層圖案尺寸大或小。

在如圖8A至8C所示的實施例800中，如圖8A所示，材料的內層有5mm的液體吸收性圓圈802且各圓圈802之間有5mm的間距。均勻分布的液體吸收性圖案保證了對水分的有效捕獲。液體吸收性圓圈穿透材料基體并連接至具有連接了材料內層上的整個液體吸收性圓圈圖案的流體通道網絡的材料的外層。該通道設計利用最少數量的通道118將所有液體吸收性圓圈相連使得材料上的整體濕區最小化。外層通道圖案也設計成可被重復覆蓋在整個材料基體上。圖8B示出了該設計的橫截面圖。圖8C示出了材料的外表面。外層通道118主要為豎直的(5.5mm寬和5mm間距)并帶有兩個45度傾斜的通道，該通道將各個線條連接匯合成位于主通道底部的滴落點108。

圖9A至圖9C中的實施例900為圖8A至8C所示實施例的一種改變。在實施例900中，液體吸收性通道118為不規則形狀而不是矩形并且液體吸收性路徑在內表層(圖9A)處較小并隨其穿過材料的厚度到達外表層及至流體通道118而不斷變大。

在圖10A至圖10C所示的實施例1000中，在材料106(圖10C)的外層上的液體吸收性通道118具有窄區1004，窄區1004比連接至內表層1002的液體吸收性區域窄。該設計能進一步減少整個材料的濕區同時在穿過連接至內表層1002的液體吸收性區域時保持相近的輸送速率。圖10A示出了連接至圖案化在材料106的內表面上的外層1002的液體吸收性區域。圖10B示出了實施例1000的橫截面圖。

可選地，在材料內表層上的流體通道的大部分可以被液體排斥性涂層所覆蓋。通道的該區域能充當水分的快速輸送通道并能阻止任何可能滲漏回至材料內表層的液體。該設計也能阻止親水性通道區域對皮膚的粘附以及阻止由于毛細壓力造成的流體流的中斷。此外，在出汗的皮膚上有大量流體流動時，比如當該材料被用作運動服時，該設計也能有助于減少不愉悅感。該流體通道提供設計自由以及對流體移動方向的更多控制。

同理，圖11A至圖11C中的示意圖示出了實施例1100，其中流體通道網絡圖案的外表層(圖11C)完全被液體排斥性涂層所覆蓋，如圖11B中的橫截面圖所示。該圖案的內表層能從材料的頂部到此處示出的滴落點108保持恒定或者可以類似于任一前示實施例或適用于特定需要的其它圖案。這樣就提供了使水分能與通道118相接觸并流進材料內部的區域，但是該區域從材料的外部不可見，如圖11C所示。當被制成緊身衣時，本實施例能特別有用，其能夠產生將水分推向液體吸收性區域102圖案的接觸壓。集聚的水分能被保存或被液體吸收性通道118結構輸送走。進一步的，本實施例解決了出汗時不得不穿一件完全不舒服的液體排斥性織物的問題。提供了一種能夠移除汗液并給身體降溫的織物設計，同時保持其液體排斥性和在其表面的外部的防塵特性。

本實施例對于減少和管理在材料表面上的冷凝也是有用的。圖12所示的設計1200展示了用于控制由冷凝過程產生的水分1202的流體網絡結構的一種可能的實施例。該圖案控制了由于液體吸收性通道之間的間隙D而能夠停留在材料上的較大尺寸的液滴。任何長到大于D的尺寸的液滴將會被液體吸收性流體通道輸送走并最終被收集在底部滴落點108處。

在圖13所示的可選實施例1300中，利用在材料的內外兩側為液體排斥性區域104而在材料的中間為液體吸收性區域102的夾層結構，能在材料中形成一個完全密封或封閉的液體吸收性通道118。該類型的結構可以有利于保證織物中流體流動的特定方向。而且，該設計能用于消除在材料、織物、服裝等的外側上出現的流體通道118。通常，當著色織物變濕時會看起來比較暗。在實施例1300中，虹吸網絡的通道118將變得或多或少不可見。這種封閉的通道結構有助于消除通道結構的可視化。該結構可以為整個通道圖案的一部分。被側部通道(未顯示)收集的水分可以被填充至該通道中并在結構的底部滴落。

該通道結構也能被分隔流體流動的中間層液體排斥性屏障所分隔。換句話說，一種流體“二分”結構可以被結合到流體網絡中用于消除在鄰近的干的和濕的收集通道之間的任何反向芯吸。在圖14所示的各種變化中，三條豎直通道118都被一條間距為d的液體排斥性間隙1402從主輸送通道118'所隔開。當水分從一條豎直通道118向下移動時，將會被集聚至液體吸收性區域和液體排斥性區域相遇的邊緣處。一旦液體收集的足以越過液體排斥性間隙1402，將會向下流至輸送通道118'而被輸送走。反之，當輸送通道118'是濕的，由于存在液體排斥性間隙1402，水分將不會移動進入干的豎直通道118中。這種結構可以用于分隔一個網絡之中或多個網絡之間的液體吸收性區域。間隙的形狀可以為三角形、矩形，或者適用于特殊特定目的的其它形狀。其位置可以是在輸送通道中，在輸送通道以上或在輸送通道的邊緣，不受限制。

在實施例1500中，在內表面1502上的液體吸收性區域的材料的厚度可以比基體材料106的其余部分更大且更加向外凸出，如圖15A至圖15C所示。該增加的厚度或支撐結構能提高液體排斥性區域104的穩定性并且改善運動中針對于摩擦和壓縮的魯棒性。圖15A示出了內表層，圖15B示出了橫截面圖以及圖15C示出了材料的外表層。

可選地，在材料106的內表層上可具有液體排斥性區域104的支撐結構104'，如圖16A至圖16C中的實施例1600所示。圖16A示出了材料的內表層，圖16B示出了材料的橫截面圖以及圖16C示出了材料的外表層。液體排斥性區域增加的厚度可以提高在織物內側上的干區的魯棒性。其有助于減少與在織物內側的皮膚直接接觸的濕區的面積。

參考圖17A和圖17B，例如，支撐結構104'也能被定位在基體106的外表層上從而能增加干燥層1702，用于分離液體吸收性通道118和人們可能穿在流體通道外側上的衣服的其它層。實施例1700可以有輕微變化使得材料的底部形成有液體吸收性通道118的圖案并粘附至另一層強液體排斥性材料(排水性干燥層1702)從而使得兼具外側排水性(戶外雨具有此要求)以及內層不受濕度或溫度限制的快速水分去除能力。該結構實現了一種“單一方向的”水分輸送方案。可選地，在材料(未顯示)的內表層和外表層上都可以有支撐結構104'。

需要注意的是，對于在此描述的任何實施例，材料的密度和/或孔隙度在不同的區域可以不同。

材料多個層也能組合形成流體網絡結構或為基礎流體網絡結構提供額外功能。在圖18A至圖18C所示的實施例1800中，將材料基體的兩個層進行組合。帶有圓圈圖案1804的第一層液體排斥性材料1802可以利用黏膠1806或其它粘接方法被粘結至帶有外部液體吸收性通道118圖案的第二層液體排斥性材料1808從而形成流體網絡結構。圖18A示出了帶有液體吸收性圓圈圖案1804的材料的內表層。圖18B示出了橫截面圖。在一有微小不同的設計中，如圖18C中的橫截面圖所示，部分液體排斥性區域可以被一完全由液體排斥性材料1810制成的膜替換或增強，比如織物、橡膠、塑料、聚合物、金屬等等。該材料可以利用黏膠1806緊貼于織物的背面并阻止流體流接觸皮膚。該材料的厚度不受限制。在材料作為穿的衣服情況下，膜1810可用于抵抗高流體壓力并能在水分流和皮膚之間提供屏障。圖18D示出了帶有流體通道的外表層。

圖19示出了實施例1900，其中流體網絡結構的一個區域被連接至能夠收集水分并阻止其從材料滴落的吸收性材料1902(例如，芯吸纖維、棉，超吸聚合物等等)的一個區域。這些吸收性材料將促進沿著材料上液體吸收性通道118的系統的輸送并將水分鎖在里面從而不會從材料滴落。該實施例可用于人們不希望水分滴落到地面上(例如打室內籃球、羽毛球等時)或需要高流動速率輸送的情況。

液體吸收性通道118的滴落點108也可以是移動結構，如圖20中的實施例2000所示。該結構能充當“轉換器”，在此液體吸收性通道的滴落點能將該滴落點轉換成為水分吸收性收集區域。通過將該結構固定至材料上的吸收性區域2002的嵌板上，所有輸送的水分都能被收集。通過將該點固定在遠離吸收性材料2002的嵌板的地方，水分可以滴落。在一個實施例中，該結構可以是附在流體通道上的附加液體吸收性條并能在尖端具有可逆的固定結構，比如尼龍搭扣(Velcro)，以便于移除或附著。

液體吸收性通道118的形狀可以具體設計成利用表面張力驅動流。液體吸收性通道118可以具有從一端至另一端漸增的寬度并且可以為三角形，例如，如圖21A所示。盡管如此，該通道可以為適用于給定目的必要的任何形狀。參見圖21B，當液滴116接觸該區域時，在液滴116前后不平衡的表面張力作用下將自發地向較寬的端移動。

圖22A和圖22B示例了可選的實施例2200，其中材料包括被弱液體吸收性區域2204包圍的液體吸收性區域2202從而形成液體吸收性梯度，而不是清晰的液體吸收性-液體排斥性界面。當水接觸材料時，借助于如圖22B所示的潤濕性梯度，水將沿著方向2206從較弱的液體吸收性區域移動至較強的液體吸收性區域。該結構不需要液體排斥性-液體吸收性對比，而需要液體吸收性梯度。換言之，流體將傾向于填充于體吸收性較強的區域。這在基體平面中沿著較強的液體吸收性區域產生了流體的單向性芯吸。因此，水分將被非均勻地分布在織物表面上，在多個較弱的液體吸收性區域上形成一相對干燥區。該液體吸收性區域也可以被構造成沿著重力方向從而重力將有助于使水分首先從材料上較強的液體吸收性圖案芯吸。

圖23A和圖23B為圖8A至圖8C中示意性地示出的具有集成流體網絡結構的一小片織物的圖片。圖23B示出了織物的內層。圖23B示出了在滴落點108處帶有液滴116的織物的外層。

通過參考如何形成流體網絡結構的附屬實例，可以更好的理解本發明，且該附屬實例僅用于示例說明的目的而不應在任何情況下形成用于限制被所附的權利要求書所限定的當前描述技術的范圍。

可以通過利用篩輥2406將液體排斥性涂層2400圖案2402印刷在液體吸收性材料2404上形成流體網絡結構，如圖24所示。目前有幾種可行的紡織印刷方法，包括平板印刷、旋轉印刷、噴墨印刷等。任何液體吸收性材料，包括但不限于棉花、處理后的聚酯、尼龍、絲綢、機織竹纖維，編織或機織結構，都可以用作材料基體106。任何耐久性液體排斥性試劑，比如含氟化合物、有機硅、蠟或其它類似材料，都可以用于制造液體吸收性通道或流體網絡結構。

有些印刷方法使用不同的增稠劑來阻止墨遷移并保持清晰明確的印刷。對于一般印刷，有幾個可以控制的變量。有些變量，比如印刷膏體粘度、應用的印刷膏體的量、輥/刮壓力、速度、篩子的篩網尺寸等，可以用于控制印刷膏體的滲透深度。一種控制墨滲透深度的方式是調節印刷參數從而使印刷膏體能完全滲透通過織物且不聚集在一起。流體網絡結構可以形成在被印刷篩所限定的材料基體上。

可以應用一種兩步印刷工藝來方便地形成帶有內部液體吸收性圖案的材料。圖25A示出了材料的外層通道圖案如何通過篩輥2500被印刷并完全滲透材料基體106從而形成流體通道118結構。近視圖如圖25B所示。對于材料的內表層，可以使用帶有內表層圖案2600的篩輥在材料基體106的同一側上進行再次印刷形成，如圖26A和圖26B的近視圖所示。通過調節印刷參數，內層圖案可以僅僅一半滲透通過基體從而使基體的另一側仍然保留通道圖案。這種滲透需要被很好地控制從而使得外部通道的芯吸行為不被影響或不變成較弱的液體吸收性。可在印刷過程中將兩個篩子對齊從而使內表層入口圖案恰好在通道圖案的頂部上。這種對齊類似于多顏色印刷過程。與精確配準的多顏色印刷類似，該液體排斥性圖案可以是精確對齊的。

可選地，可以通過在材料基體的一側上印刷形成流體通道結構，控制滲透厚度為大于材料基體厚度的一半，然后在材料基體的另一側上再次印刷并滲透至大于材料基體厚度的一半。由此，可以形成相似的流體通道結構，但該方法需要在印刷過程中旋轉織物。對于更加密集和隨機的內層設計圖案，在后續印刷工序中兩個篩子不需要對齊使用。將會一直有部分液體排斥性圖案在通道圖案的頂部上。

該印刷工藝也可以用于構造如圖22A和圖22B所示的實施例2200。該結構可以通過制作幾個較弱的液體吸收性但不完全液體排斥性的材料區域來進行構造。

在另一實施例中，可以借助噴墨印刷在織物上形成流體通道圖案。噴墨印刷的優點在于墨量以及滲透力的數字化控制能力，而且比其他印刷方法更加準確。對于印刷基體噴墨印刷機也更加靈活。該工藝既可以作用于原料織物也可以作用于已完成的襯衫。與篩網印刷相類似，織物可以用兩種方式印刷。在一個實施例中，先印刷織物的前側，然后印刷織物的后側。如果后側圖案足夠密集以至于層疊了前面圖案，那么前面圖案和后面圖案的對齊就是不必要的。噴墨印刷的噴墨量通過印刷分辨率、來自噴射頭的噴射壓力以及噴射頭與基體之間的距離來控制。如果織物上噴墨過多，墨會聚集在一起將不會形成好的圖案。然而，織物上噴墨不足，液體排斥性區域的排水性將會由于墨的不完全覆蓋而下降。因此，控制每次印刷的墨量很重要。

可以使用重復印刷的方法達到保持較佳的分辨率以及較佳的排斥性。因為液體排斥性涂層若不經熱處理則不夠牢固，可以先使用一定量的墨來印刷圖案，接著在前面印刷快干的時候進行第二次印刷。如果有必要，可以使用重復印刷。因為噴墨印刷允許控制很多參數，該印刷方法的準確性可以很好。

另一種改善印刷分辨率并同時保持較好的纖維浸透性的方法是利用“擊打+填充”的方式。首先，印刷圖案的邊緣，然后把織物反過來將印刷的邊緣固化。邊緣完全固化后，印刷填充至圖案的邊緣以內空間的另一圖案從而完全填充該圖案。因為疏水性涂層限定并限制了墨的擴散，更多的墨能被用到織物上而不用擔心聚集問題。

還有另一種改善印刷過程的方法為將噴墨印刷和篩網印刷方法相結合。篩網印刷技術印刷時能施加很大的壓力，而噴墨印刷能在印刷穿透上提供更好的控制。首先織物被印刷形成半穿透的圖案，然后織物能通過篩網印刷工藝形成全穿透圖案。

構造流體網絡結構的另一種方法是將相互分離的織物片縫在一起形成一件完整的衣服。液體吸收性區域和液體排斥性區域的具體形狀被預先設定后然后從液體吸收性織物和液體排斥性織物上裁取，接著用親水性或疏水性的線將他們從邊緣處縫在一起形成衣服。

另一方法為將編織和印刷工藝相結合。利用編織工藝形成半穿透的液體排斥性結構和液體吸收性結構，以及利用印刷形成全穿透的液體排斥性結構。

織物也可以通過將液體排斥性纖維和液體吸收性纖維編織在一起形成。編織的流體通道結構2700的一個實施例如圖27A至圖27D所示。液體排斥性纖維2702可以是固有液體排斥性或通過對液體吸收性纖維2704改性得到。該液體排斥性纖維2702可以設置形成在織物上的液體排斥性區域以及用液體吸收性纖維2704編織形成液體吸收性區域和通道。

圖27A示出了編織材料的外層并且內表層如圖27B所示。圖27C示出了在織物的前側和后側由液體排斥性纖維2702和液體吸收性纖維2704構成的編織肋結構。圖27D示出了液體排斥性纖維2702和液體吸收性纖維2704是如何被編織在一起的。

可以通過在液體排斥性區域和液體吸收性區域編織液體排斥性纖維形成不同的孔尺寸來制作材料。液體排斥性區域的孔尺寸將比液體吸收性區域的孔尺寸小，這表明了根據方程式1的潤濕性差異。因此，在高壓下，液體將會被推到具有較大孔的液體吸收性區域并且會變濕以及變得具有吸收性，而液體排斥性區域保持干燥。

編織能被用于構造如圖22A和圖22B所示的實施例2200。可以利用液體吸收性纖維，如天然棉纖維，和弱液體吸收性纖維，比如純合成纖維，例如聚酯或尼龍，來制造該材料。利用可以控制兩種線在設計圖案中的位置的簡單編織工藝來獲得該結構。可選地，可以通過在液體吸收性以及弱液體吸收性區域編織液體吸收性纖維而形成不同的孔尺寸來形成該流體結構。弱液體吸收性區域的孔尺寸要比液體吸收性區域的孔尺寸要大。

粘接工藝也可以用來形成該流體網絡結構。可以將液體吸收性材料裁剪成通道圖案的形狀并粘接到含有允許水分接觸液體吸收性通道圖案的孔洞的液體排斥性材料基體106上。粘接可以通過含有熱塑粉末、纖維或膜的技術來實現。

縫合工藝也可能被用來在液體排斥性材料基體上形成該流體網絡結構。可以將液體吸收性線縫合或刺繡在液體排斥性材料基體上來形成該流體通道。可選地，可以將液體排斥性線緊緊地縫在液體吸收性材料基體上用以限定該流體通道。

實例和結果

在此揭示的實例用于說明性目的，不意于進行任何方式的限制。

描述了一種具有流經多孔材料的力驅動流動的集成流體通道網絡的織物。流體管理的驅動力來自于位于較高位置中液滴的靜壓力。圖28A至圖28C為示出了通道長度、寬度以及紡織孔隙度(“白色”織物具有最大孔尺寸而“灰色”織物具有最小孔尺寸)如何能夠影響流體系統的流動速率的曲線圖。同理，圖29為示出了滴落點的形狀如何能影響特定流體通道網絡的流動速率的曲線圖。

對三種不同類型的編織織物材料進行了對比來說明對液體排斥性區域的靜壓力的穩定性的不同影響。每種類型織物(A、B、C)剪裁兩個式樣并使用負載有商業含氟聚合物涂料(Aqua Armor，Trek 7)的噴墨印刷機(Freejet 500，Omniprint)進行液體排斥性涂布處理。采用兩種不同的印刷設置來實現在織物中為大約50％和100％滲透的涂布方案。每個式樣的靜壓力通過實驗室搭建的裝置測量。如表1所示，對于織物A和織物B(單面針織衫)的同一種類型，孔尺寸越大，滲漏前其所能承受的靜壓力越低。這表明，當與水分接觸時帶有較大孔的織物更易于變濕，這一點可由潤濕性模型進行預測。半滲透式樣的靜壓力跟全滲透印刷式樣的趨勢一樣只是具有較小值。織物C的互鎖結構具有和織物A相似的孔尺寸并且對于兩種印刷涂布滲透都達到較高的靜壓力。這可能要歸因于使用了100％聚酯互鎖結構的織物C的較低彈性和較高穩定性的結構。在選擇合適的基體結構來制造適用于各種應用(例如除汗、冷凝等)的液體排斥性區域時，這種特征過程就顯得很有用。

準備了兩種具有相同結構(互鎖結構，液體吸收性聚酯，175gm^-2)的織物式樣用于對比利用流體通道的流體管理和吸濕面飾。其中一個織物式樣圖案化有如圖30A和圖30B所示的流體網絡通道設計。如圖30B所示，內層圖案滲透大約一半織物的厚度。

在一種展示中，一塊6cm×9cm的流體網絡織物3102和一塊6cm×9cm的傳統吸濕性聚酯3104均被固定在如圖31中圖片3100所示的塑料板上。注射泵3110被用來通過兩個細管3114以50mL/h的速率進行給水。隨著水的泵出，兩種織物呈現非常不同的行為。傳統吸濕性聚酯變濕并將水分擴散至整個織物的表面。具有流體通道圖案的織物很快將水從內表層(織物的背面)導至大約10秒鐘之后便在織物的外表面形成液滴的外部滴落點。

2分鐘后，傳統吸濕性聚酯3104變得完全飽和并將所有的水保存在織物的內部。水分可以通過織物方格上的較暗的顏色來辨認。相反，具有流體網絡3102的織物將水分容納在織物的流體通道3106中。隨著水分在流體通道3106中的收集并沿著通道的長度流至滴落點3108，液滴3112連續從織物上滴落并在塑料板(未顯示)的底部形成小水坑，示出了流體網絡結構的流體管理作用。

還構建了一種更加定量的測量方式用以比較當完全被水浸濕時兩種織物式樣的不同性質，包括重量拾取率，飽和時的蒸汽滲透性，織物內部和外部的濕面積之比以及干燥時間。從表2中可以看出，對于每個性能參數，具有流體圖案的織物相比對傳統吸濕性(控制)式樣都示出了更大的優勢。需要注意的是，該數據與圖30A至圖31中所示的具體流體通道設計對應，其它設計可以具有不同的值。

按照如圖32A所示的設計3200制造了冷凝3208控制織物。流體通道網絡設計用于促進去除所有大于3mm的液滴。用激光雕刻機(VLS，Universal Laser)剪裁出液體吸收性聚酯織物圖案條3202并采用瞬間膠粘結至液體排斥性基體織物3204(編織疏水性聚酯)。

織物式樣豎直放置于塑料板3206上并利用附圖32B中圖片3208中所示加濕器(型號7144，Air-o-Swiss)設置到“高”功率產生水蒸汽流。6分鐘后，停止蒸汽并記錄式樣材料的重量和干燥時間。準備一件具有相形狀的原始的液體排斥性聚酯織物作用對比控制。

結果如表3所示。實驗結論是具有流體通道的織物比控制織物含水少25％。

而且，式樣上較少的液滴和較小的液滴(較高的表面積-體積之比)帶來更快的干燥時間(110min相比于210min)。實驗中，觀察到所有多余的液滴都在式樣織物的流體圖案的滴落點處滾落。然后在控制織物式樣上，液滴長到更大尺寸(約4mm)并從織物的隨機位置流走。這些結果證明了流體通道結構在管理冷凝方面的有效性。

已發表的關于運動中人體出汗率分布的研究表明人體不同區域的出汗率有很大不同。額頭上的出汗率可以為1710gm^-2h^-1，大約是中間胸部區域出汗率(546gm^-2h^-1)的3倍。這種非均勻性表明身體表面上的織物在運動中應處于不同的濕度水平。然而，由吸濕性纖維制成的傳統運動衣，吸收人體不同區域產生的所有汗液(包括頭部的汗液)然后將水分芯吸到鄰近的干燥區域。這能導致在襯衫的大部分區域變成均勻飽和的，盡管幾個區域(包括側胸、腰、下腹部等)具有較慢的出汗率并且如果僅吸收對應區域之下的汗液的話應該保持更加干燥。

例如，穿著者運動衣的胸部區域在運動中能很快變得飽和并發粘。然而，襯衫的這個區域主要被頭部產生并沿頸部向下流至衣領并擴展到襯衫的整個胸部區域的汗液所浸濕。由此，圖33A和圖33B示出了由在整件衣服上重復的流體通道網絡3304織成的襯衫的前面3300和后面3302的圖片。

由于每個圖案都被液體排斥性屏障所隔離以及各單元的去除能力是獨立的，具有較低出汗率的區域3306將會保持更加干燥。該襯衫能通過將汗液從每個流體通道網絡3304的滴落點3308滴落而移除軀體產生的汗液。這種織物結構能被應用于襯衫、短褲、長褲、背心、運動內衣、內褲等。

該流體通道網絡的幾何形狀與設置可以定位使得與人體出汗率區域分布相配合從而提供運動中的舒適感。這種定位包括與生理特性以及人體舒適感相關的這些網絡的適當布置且甚至能適用滿足特殊穿著者。本技術進一步的方面將會在以下幾個類別服裝的實例中呈現，其中的說明用于對將流體網絡結構應用于服裝的技術的優選實施例進行全面揭示的目的，且對此并不設任何限制。雖然流體通道和滴落點幾何形狀可以差別很大，以下實例是為了示例說明適用于不同應用的流體通道和滴落點的定位的目的。因此，以下附圖中的通道和滴落點被簡化了。

圖34A和圖34B示例說明了襯衫上的流體通道3400如何可以設置使得液滴的形成和滴落變得不明顯。該實施例可以有用于發現有很多液滴從他們衣服的外表面滾下而窘迫和不舒服的人們。在該設計中，流體通道3400具體設置用于去除人體的汗液并將其在襯衫的底部滴落。流體通道3400豎直延伸以至覆蓋襯衫的大部分。底部輸送通道3402與豎直流體通道連接并將水分攜帶至襯衫底部的兩個滴落點3404處，在此水分能夠被釋放和滴落。穿著者運動時產生的風流可能也會促使液滴的釋放。

流體通道的設置可以設計成專門移除在人體不同部位產生的汗液。這樣做的話，具有流體網絡結構的衣服能用衣服的最小面積從一位置上去除水分，如此使穿著者長時間地保持舒適(比如在運動階段或體育比賽中)。因為液體排斥性區域是完全干燥的，該區域的滲透性保持較高從而有利于在皮膚上的蒸發冷卻效果。此外，液體排斥性織物的溫度保持較高有利于減少可能在鍛煉中或鍛煉后體驗到的不愉悅的冷感。根據測試，測得的干燥織物的溫度要比浸濕織物要高7℃。

參考圖35A，在此實例中的襯衫3500的前側具有三個主要分離的液體吸收性區域(區域內詳細流體通道結構不受此處顯示的簡化設計的限制并且可以是適用于特定穿著者或應用發揮最佳作用的任何設計)。中部區域3502中衣領區域開始延伸至襯衫前側的底部。左側區域和右側區域3504、3506從襯衫的肩部開始并覆蓋人體的胸部區域。這三個區域彼此被延伸穿透織物厚度的液體排斥性區域3508所分離。衣服的中心區域3502用于將從頭部和頸部流下的汗液收集并傳導至襯衫的底部且不使其擴散開來到達胸部或腹部區域。另外兩個區域3504、3506用于將胸部區域上產生的汗液輸送至衣服兩側上的滴落點3518、3520。襯衫的腹部區域3508因為在體育活動中與軀體不常接觸所以通常保持液體排斥性。

參見圖35B，實例3500的后側具有上部液體吸收性區域3510和中部液體吸收性區域3512。上部區域3510與在前側上的衣領區域相接并向下橫向延伸至襯衫的側部。中部區域3512位于區域3510以下并覆蓋背部的中部區域并且還包圍襯衫的側部。兩個液體吸收性區域3510、3512被穿透織物的液體吸收性區域3514所分離。上部液體吸收性區域3510收集主要來自頭部和頸部的汗液以及中部區域3512去除來自身體的上背區域的汗液并將汗液通過通道傳導至襯衫的側部。覆蓋下背部/腰部區域的衣服的下部被保留為完全液體排斥性，因為襯衫的該部分在許多鍛煉中不常接觸皮膚。

緊接著前述實施例3500中所示的一般區域布置，圖36A和圖36B示例了襯衫上詳細的液體吸收性通道3602構造的另一實施例3600。根據前述描述，每個通道的后部可以部分為液體排斥性的。箭頭指示流體流動的方向以及滴落點3612、3614、3616、3618、3630、3632的位置。

參考圖36A，實施例3600中襯衫的前側有三個主要液體吸收性區域。左液體吸收性通道胸部區域和右液體吸收性通道胸部區域3606、3608被液體排斥性區域3620、3622從主液體吸收性通道3610分離。主液體吸收性通道3610沿著襯衫的前側豎直流下并將液體從頭部和頸部區域3604攜帶至兩底部滴落點3612、3614。左液體吸收性通道胸部區域3603和右液體吸收性通道胸部區域3608將流體從胸部攜帶至位于襯衫側部的滴落點3616、3618。襯衫的前部3620、3622和后部3624的腹部區域通常保持為液體排斥性，因為這些區域在體育活動中的很多姿勢下不常與軀體相接觸。

參見圖36B，襯衫的后部有兩個主要分離的液體吸收性區域3626、3628。液體吸收性頭部/頸部通道區域3626將流體從頭部和頸部攜帶至側部滴落點3630、3632。

在圖37A至圖37C所示的實施例3700中，襯衫的袖子3706被包含在圖36A和圖36B所示的流體網絡設計中。圖37C示出了帶有沿襯衫的肩部流從上臂區域往下的液體吸收性通道3702的襯衫實施例3700的側視圖。流體從頭部和頸部橫跨肩部被向下攜帶至袖子端部上的滴落點3704。

在一些情況下，這可以有利于使流體保持從衣服上滴落至表面上，例如在籃球、羽毛球或壁球運動中。對于這些情況，在液體吸收性通道網絡端部的滴落點可以與可以持液(比如汗液)的液體吸收性嵌板相連，該液體可以被移除到希望的位置或保持在嵌板中而蒸發。圖38A和圖38B分別示出了帶有一底部液體吸收性嵌板3802以及兩個側部液體吸收性嵌板3804、3806以及與在前述圖36A和圖36B中所描述的實例3600一樣的液體吸收性通道網絡設計的襯衫的前部和后部的示意圖。因為這些嵌板在襯衫的側部上，所以穿著者在體育運動中保持舒適。

圖38C為圖38A所描述的襯衫的圖片，該襯衫在底部3802上有顯示運動后收集來自穿著者的汗液(暗色)而不使其滴落的液體吸收性嵌板。圖38D為圖38A和圖38B中所描述的襯衫的圖片，其中襯衫的側部嵌板顯示運動后收集來自穿著者的汗液(暗色)而不使其滴落。在這兩張圖片中，襯衫的大部分顯示為干燥，除了液體吸收性通道3808以及側部嵌板3806。

在圖38A至圖38D中所描述的實例的一個替代方案中，液體吸收性側部嵌板3804、3806可以被構造成與襯衫的其它部分不同的材料。還有，液體吸收性側部嵌板3804、3806以及底部液體吸收性嵌板3802可以制成可拆式且當他們被流體飽和時能被干燥的嵌板所替換。

在前述實施例3800的另一構造中，吸收性嵌板是可逆的，可以在帶有與通道網絡相連接的滴落點的嵌板和液體吸收性(無滴落)嵌板之間轉換。根據活動的不同需要，穿著者可以選擇適合形式的汗液管理方式。

圖39A和圖39B中所示的實施例3900，具有覆蓋衣領和胸部區域并延伸至襯衫的側部滴落點3906、3908的液體吸收性區域3902且腹部區域3904保持為液體排斥性的前側。如圖39B所示，后側具有覆蓋衣領和上背部區域的相同液體吸收性區域3902且下背部區域3904保持液體排斥性。

緊接著圖39A中描述的簡化的通道區域設置，圖40示出了樹形圖案的流體通道網絡的示意圖4000。樹形的樹冠區域包括多個隨機分布的短流體通道4002，該流體通道4002將流體從頭部、頸部和胸部區域向下攜帶至樹形的軀干4002。流體然后流經根狀流體通道4006并在滴落點4008處從襯衫上滴落。

在另一實施例4100中，襯衫的前部嵌板具有被如圖41A所示的液體排斥性區域分離的三個區域的液體吸收性通道。當衣服當作緊繃在身體上的緊身衣穿時，該設計可以非常有用。頂部液體吸收性通道區域4102與襯衫的衣領區域相連接并將流體攜帶至腋下區域滴落點4104、4106。中心液體吸收性區域4108覆蓋胸部區域并將流體攜帶至襯衫的中腹側部滴落點4110、4112。底腹部液體吸收性區域4114覆蓋腹部區域并將流體攜帶至襯衫的下部而從底部滴落。

襯衫的背部嵌板，如圖41B所示，具有被液體排斥性區域分離的4個液體吸收性區域。頂部液體吸收性區域4116將流體從襯衫的衣領和肩部區域攜帶至衣服的上側部滴落點4118、4120。左中心液體吸收性區域4122和右中心液體吸收性區域4124覆蓋襯衫的上背部并將流體攜帶至襯衫的下側部直至滴落點4126、4128。這兩個區域之間的間隙為液體排斥性區域4130并且保持中部區域干燥且具有達到在脊柱上的冷卻效果的最大氣體滲透性。底部液體吸收性區域4132覆蓋下背部和腰部區域并將流體攜帶至襯衫的底部。

在另一實施例中，衣服構造可以結合了將汗液從身體上的溫度敏感區域送走從而減少運動后的后冷感的液體吸收性區域。溫度敏感區域是對溫度變化更加敏感的區域，包括脊柱、前胸，乳房以下、腋窩等。運動后這些區域的干燥將減少運動后由濕的織物造成的不愉悅的冷感。該衣服構造可以需要較少的可由于織物的蒸發冷卻效果減少在這些區域的大的降溫的液體吸收性區域。可選地，更多的液體吸收性區域可以設置在溫度敏感性區域用于在運動中在這些區域上提供更加強烈的冷卻感。

在另一實施例中，流體網絡結構可以沿著人體的幾何形狀和輪廓。人體的凸出區域(例如胸部、肩部和肚子)可以被液體吸收性通道覆蓋而人體的凹陷區域(比如下背部)可以設成液體排斥性的或也可以被液體吸收性通道所覆蓋。穿著者的性別也能影響服裝設計。男性和女性之間的身體結構差別能導致用于輸送和去除汗液的區域不同。

在另一實施例中，衣服上液體吸收性通道的數量可以根據具體穿著者的身體區域和出汗率而對應設置。對于穿著者出汗較慢的身體區域，可以設置更多的液體排斥性區域用于使有限量的汗液從皮膚上蒸發冷卻。對于高出汗率的穿著者，可以設置更多的液體吸收性通道以一種可以利用流體輸送機理(重力、壓力或表面張力)的方式來將較大量的汗液更加快速地去除。

在另一實施例中，具有流體網絡結構的衣服可以被用于在活動前使穿著者預先降溫或僅僅在高溫時對穿著者進行降溫。在穿著者穿上之前可以將該衣服浸入水中從而為穿著者提供更長的降溫效果。因為衣服的濕區有限，衣服的重量只有小的增加。而且，衣服的冷感可以通過調節衣服上濕區與干區之間的比例來控制。

在本說明書中，液體吸收性通道的位置和數量、流體流動的方向，以及液體排斥性區域不受本說明中的實例所限制。流體網絡結構的構造取決于衣服有多緊身、穿著者在具體活動中姿勢、審美期望等。此外，襯衫的前側和后側等可以分離以及衣服可以制作成只有前側或后側經過水分管理的改性。

圖42A示出了應用于一條短褲4200的流體網絡結構的實例的示意圖。在短褲的腰部區域上，可以構建流體通道4202使得運動中從上身流下來的汗液能被腰帶處的通道4202所收集并輸送至短褲的側部。汗液然后能向下流到流體通道結構的邊緣并在滴落點4204、4206滴落。圖42B為如圖42A所示短褲的前部的圖片。圖42C為如圖42A所示短褲的側部的圖片。因為穿著者可能在短褲下面還穿有內褲，所以短褲4108的其余部分可以保持為完全液體排斥性的。如果腰帶上沒有流體通道的話，大量的汗液可能會浸濕短褲，甚至穿著者的內褲。

圖43A示出了示例應用于短褲的流體通道構造的另一種樣式4300的示意圖，其中流體通道4302延伸至腿部區域的側部。

圖44為示例了短褲4400上的另一種流體通道網絡構造的示意圖，其中流體吸收性通道4402覆蓋短褲從而將汗液輸送至短褲的側部并且從滴落點4404、4406滴落。圓圈4408為流體入口在短褲的內層上看起來像什么樣子的實例。

圖45示出了具有液體吸收性流體網絡結構的襪子的實施例4500的示意圖，該液體吸收性流體網絡結構具有將順腿流下的汗液攜帶至襪子的側部并將其從滴落點4504、4506滴落的流體通道4502。穿著者的襪子和鞋能在運動中變得飽和，不僅因為腳部本身產生的汗液而且還有順腿流進鞋里的汗液。在襪子中添加流體通道可以極大地減少身體汗液流進鞋里以至使腳不舒服。

圖46A示出了帶有液體吸收性流體網絡的束頭帶實施例4600的示意圖。該束頭帶包括液體吸收性通道4602和液體排斥性區域4604。液體吸收性通道4602被設置成一種將額頭產生的汗液攜帶至臉的側部上的兩個滴落點4606、4608的圖案。液體吸收性通道4602將阻止汗液流進眼睛導致灼眼。根據重力驅動流動原理，液體吸收性通道4602將連續去除汗液從而為穿著者提供一種涼爽舒適的感覺并使穿著者避免了不得不擦拭額頭的需要。圖46B至46D為圖46A所示實施例4600的圖片。這種束頭帶由適用于運動服的相同織物構成，且要比傳統毛巾布材料更薄更輕。可以作為適用于運動和工業應用的吸汗帶使用。這種汗液疏導結構可以整合在帽子、頭盔或其它相似服飾的內部。在設計和運動服的一起使用的流體網絡材料時，應仔細觀察具體運動中的身體姿勢從而提供正確的流體通道構造。例如，騎行服4700上的流體通道4702的設置應與跑步襯衫有很大區別，因為騎自行的人的上身將會幾乎是水平的而不是像大部分時間一樣是豎直的，如圖47所示。當運動員保持騎行姿勢時，衣服前部和后部上的流體通道4702主要是豎直。滴落點4704位于褲子的底部從而確保重力驅動的滴落。

圖48A和圖48B示出了在里面上帶有液體吸收性流體網絡的帳篷的實施例4800的示意圖。該流體網絡結構在管理冷凝方面非常有幫助，而管理冷凝是目前帳篷設計中存在的一個問題。當露營者在帳篷中待過長時間時，由于露營者呼吸產生水蒸汽可以在帳篷的內表面上冷凝。水分可以集聚至每24小時1L。使用液體吸收性通道4802進行適當的流體管理，冷凝的水分不會時不時地從帳篷頂部滑落并繞著帳篷的地面形成很多水坑。而是，水分被通道傳導至期望位置或被液體吸收性襯墊吸收并從帳篷上帶離。流體網絡也可以應用于帳篷從而有助于在帳篷被打包整理之前保持帳篷的干燥。這樣就避免了過多的水分并避免了打包后帳篷里的霉菌生長。

在圖48A中，流體網絡結構被設置在從帳篷(roof)的頂部4804至帳篷的底部4806。為了便于示例說明，只示出了流體圖案的一部分，然而實際上，流體網絡覆蓋帳篷的4個區域。根據前面描述的原理，流體網結構可以減少集聚在帳篷上的水量。在圖48中，帳篷有較長的延伸的半圓柱形流體吸收性通道4802且里面的流體網絡設置是不同的。通道的短“肋”4808繞帳篷的頂部對稱設置以及長輸送通道4810在側壁4812上且一個角朝向可以收集水分的帳篷的底端.

從此處描述開始，需要說明的是目前揭示內容涵蓋多個實施例，包括但不限于以下內容：

1.一種用于管理流體的裝置，所述裝置包括：具有第一潤濕性的第一區域以及第二潤濕性的第二區域的基體；其中所述第二區域鄰近所述第一區域；其中所述第二潤濕性大于所述第一潤濕性；其中所述第二區域形成具有流體流動方向的流體通道；并且其中所述流體通道被構造成使得流體在施加于與接觸所述流體通道的流體相對應的方向上的力的作用下沿所述流體通道移動。

2.任一前述實施例的裝置，其中施加的力為重力、壓力、毛細作用力或表面張力中的一種或多種。

3.任一前述實施例的裝置，進一步包括：與所述流體通道相配合的滴落點；其中所述滴落點位于靠近所述流體通道的最低重力點；其中所述基體被構造成使得流體集聚在所述滴落點并從所述基體滴落；并且其中所述滴落點被構造成用于減慢或加快所述流體從所述基體滴落的速率。

4.任一前述實施例的裝置，其中所述流體通道被構造成用于單向流體流的液體排斥性間隙所中斷。

5.任一前述實施例的裝置：其中所述第一潤濕性為液體排斥性，形成液體排斥性區域；并且其中所示第二潤濕性為液體吸收性，形成液體吸收性區域。

6.任一前述實施例的裝置，其中接觸所述流體通道的所述流體被與液體產生表面緊密接觸的所述液體排斥性區域所產生的壓力所驅動。

7.任一前述實施例的裝置，所述基體包括在所述液體吸收性區域內的多個接觸角，形成潤濕性梯度。

8.任一前述實施例的裝置，所述基體包括在所述液體排斥性區域內的多個接觸角，形成潤濕性梯度。

9.任一前述實施例的裝置，其中多個流體通道用于管理冷凝。

10.任一前述實施例的裝置，進一步包括：位于所述基體中具有第三潤濕性的第三區域；其中所示第三潤濕性為液體吸收性的；其中所述第三區域位于靠近所述流體通道的最低重力點；并且其中所述第三區域用于收集流體并阻止其從所述基體滴落。

11.任一前述實施例的裝置，其中所述第三區域被構造成為可移動的。

12.任一前述實施例的裝置，其中所述基體進一步包括：第一表層和第二表層；其中所述第一表層包括一個或多個流體通道；以及在所述第一表層和第二表層之間的所述基體的厚度；其中所述流體通道在所述第二表層上的一個或多個位置處穿透所述基體的所述厚度；并且其中所述流體通道被構造成使得流體沿著所述流體通道從所述第二表層向所述第一表層移動。

13.任一前述實施例的裝置，進一步包括：與所述流體通道相配合的滴落點；其中所述滴落點位于靠近所述流體通道的最低重力點；其中所述基體被構造成使得流體集聚在所述滴落點并從所述基體滴落；并且其中所述滴落點被構造成使得所述滴落點只位于所述第二表層上，阻止流體從所述基體滴落時與所述第一表層相接觸。

14.任一前述實施例的裝置，其中穿透所述基體的所述厚度的所述通道的一部分在所述第二表層處較小并且在到達所述第一表層時變得較大。

15.任一前述實施例的裝置，其中液體排斥性材料層位于所述第一表層的頂部從而使得所述流體通道在干的或濕的時候均可見。

16.任一前述實施例的裝置，其中所述流體通道延伸經過所述第二表層以形成支撐結構。

17.任一前述實施例的裝置，其中所述流體通道為衣服的組成部分。

18.任一前述實施例的裝置，其中多個流體通道在所述衣服上形成圖案。

19.任一前述實施例的裝置，其中多個流體通道在所述衣服中被構造成用于管理人體上的汗液。

20.任一前述實施例的裝置：其中所述衣服為襯衫；其中第一多個流體通道在所述襯衫中形成頸部區域，用于將汗液從人的頸部輸送至所述襯衫的底部并在所述底部從所述襯衫上滴落；其中第二多個流體通道在所述襯衫中形成一個或多個胸部區域，用于將汗液從人的胸部輸送至所述襯衫的一個或多個側部并在所述一個或多個側部從所述襯衫上滴落；并且其中第三多個流體通道在所述襯衫中形成一個或多個被背部區域，用于將汗液從人的胸部輸送至所述襯衫的一個或多個側部并在所述一個或多個側部從所述襯衫上滴落。

21.任一前述實施例的裝置，其中第四多個流體通道在所述襯衫中形成一個或多個袖子區域，用于將汗液從人的頭部和頸部輸送至所述袖子的底部并在所述底部從所述襯衫上滴落。

22.一種用于管理流體的裝置，所述裝置包括：具有第一潤濕性的第一液體吸收性區域以及第二潤濕性的第二液體吸收性區域的基體；其中所述第二液體吸收性區域鄰近所述第一液體吸收性區域；其中所述第二潤濕性大于所述第一潤濕性；其中所述第一液體吸收性區域和第二液體吸收性區域形成流體流的潤濕性梯度；并且其中當流體接觸所述基體時，所述流體沿所述潤濕性梯度從所述第一液體吸收性區域向所述第二液體吸收性區域移動。

23.任一前述實施例的裝置，其中所述基體包括在所述第二液體吸收性區域中的多個接觸角，形成潤濕性梯度。

24.任一前述實施例的裝置，其中所述基體包括在所述第一液體吸收性區域中的多個接觸角，形成潤濕性梯度。

25.任一前述實施例的裝置，其中在所述第二液體吸收性區域中的所述流體流受重力、壓力、毛細作用力或表面張力中的一種或多種的影響。

26.一種用于管理流體的裝置，所述裝置包括：(a)多個流體通道；(b)每個所述流體通道包括：(i)具有第一潤濕性的第一區域以及第二潤濕性的第二區域的基體；(ii)其中所示第二區域鄰近所述第一區域；(iii)其中所述第二潤濕性大于所述第一潤濕性；(iv)其中所述第二區域形成具有流體流動方向的所述流體通道；(v)其中所述流體通道被構造成使得流體在施加于與接觸所述流體通道的流體相對應的方向上的力的作用下沿所述流體通道移動；并且(c)其中所述多個流體通道設置在流體網絡結構中。

27.一種用于管理流體的方法，所述方法包括：形成在基體中的第一潤濕性的第一區域；以及形成在所述基體中的第二潤濕性的第二區域；

其中所述第二潤濕性大于所述第一潤濕性；并且其中所述第二區域形成具有流體流動方向的流體通道；以及構造所述流體通道使得流體在施加于與接觸所述流體通道的流體相對應的方向上的力的作用下沿所述流體通道移動。

28.任一前述實施例的方法，其中施加的所述力為重力、壓力、毛細作用力或表面張力中的一種或多種。

29.任一前述實施例的方法，其中所述第一區域和所述第二區域用印刷工藝形成。

30.任一前述實施例的方法，其中所述第一區域和所述第二區域用編織工藝形成。

雖然本說明書包含了很多細節，但這些不應構成限制本說明書的范圍而僅僅提供了當前幾個優選實施例的示例性說明。因此，需要注意的是，本說明書的范圍充分涵蓋可能對于本領域技術人員來說顯而易見的其它實施例。

在權利要求書中，引用單數要素意思不是“一個且只有一個”，除非有明確說明，而是“一個或多個”。為本領域技術人員所知的所揭示實施中的要素的所有結構性、化學性以及功能性等同概念在此通過引用的形式被明確地并入并被本權利要求書所涵蓋。進一步的，在本說明書中沒有要素、組件或方法步驟意于貢獻給公眾，盡管在權利要求書中所述要素、組件或方法步驟已被明確的列出。在此沒有權利要求要素被構造成作為“工具+功能”要素，除非所述要素用“用于......的工具”的句式被明確列出。在此沒有權利要求要素被構造成作為“步驟+功能”要素，除非所述要素用“用于......的步驟”的句式被明確列出。

表1

表2

實驗在23℃和40％濕度條件下操作

╪實驗在25℃和37％濕度條件下操作

表3