CN113631059A - 结构着色的物品以及用于制造和使用结构着色的物品的方法 - Google Patents

结构着色的物品以及用于制造和使用结构着色的物品的方法 Download PDF

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Abstract

如上文描述的，本公开内容的一个或更多个方面提供了具有结构颜色的物品，以及制造具有结构颜色的物品的方法。本公开内容提供了通过使用具有一个或更多个反射层的光学元件而呈现出结构颜色的物品，其中结构颜色是至少部分通过光学效应(例如，通过可见波长的光的散射、折射、反射、干涉和/或衍射)产生的可见颜色。

Description

结构着色的物品以及用于制造和使用结构着色的物品的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年3月27日提交的标题为“STRUCTURALLY-COLORED ARTICLESAND METHODS FOR MAKING AND USING STRUCTURALLY-COLORED ARTICLES”且指定的申请号为62/824,578的共同未决的美国专利申请的优先权，并要求于2019年10月17日提交的标题为“STRUCTURALLY-COLORED ARTICLES AND METHODS FOR MAKING AND USINGSTRUCTURALLY-COLORED ARTICLES”且指定的申请号为62/916,294的共同未决的美国专利申请的优先权，这两项申请通过引用以其整体并入本文。
背景
与由染料或颜料(该染料或颜料基于染料或颜料的化学性质吸收或反射特定波长的光)的存在而得到的颜色相比，结构颜色(structural color)是由光与表面和材料本体的微米特征或纳米特征的物理相互作用引起的。来自染料和颜料的颜色在许多方面可能是有问题的。例如，用于制造和并入到成品中的染料和颜料及其相关化学物质可能不是环境友好的。
附图简述
当结合附图阅读下面描述的本公开内容的多种实施方案的详细描述时，将更容易理解本公开内容的另外的实施方案。
图1A-图1M示出了包括根据本公开内容的结构的各种鞋类物品、服装物品、运动装备物品、容装物(container)物品、电子装备物品和视觉防护物(vision wear)物品，而图1N-图1P图示出了关于不同类型的鞋类的另外的细节。
图2A-图2C图示出了本公开内容的示例性光学元件的侧视图。
本文描述的附图仅用于说明目的，并且不意图以任何方式限制本公开内容的范围。
描述
本公开内容提供了通过使用具有一个或更多个反射层的光学元件而呈现出结构颜色的物品，其中结构颜色是至少部分通过光学效应(例如，通过可见波长的光的散射、折射、反射、干涉和/或衍射)产生的可见颜色。该物品包括光学元件(例如，单层反射体、单层滤光体、多层反射体或多层滤光体)，该光学元件包括反射层、组成层、任选的顶层、任选的纹理化表面，并且其中光学元件被布置在物品的表面上，任选的纹理化表面在光学元件和表面之间，或者其中纹理化表面是光学元件的一部分，这取决于设计。光学元件和任选的纹理化表面的组合赋予物品结构颜色(例如，单色、多色、虹彩色)，其中结构颜色可以被设计为不同于光学元件的部件或下面的材料的颜色，任选地向物品施加或不施加颜料或染料。以这种方式，结构颜色赋予物品美学上有吸引力的颜色，而不需要使用油墨或颜料且没有与它们的使用相关的环境影响。
物品可以是成品，诸如例如鞋类物品、服装物品或运动装备物品。物品可以是鞋类物品的部件、服装物品的部件或运动装备物品的部件，诸如例如，鞋类物品的鞋面或鞋底、服装物品的腰带或袖子或兜帽、帽子的帽沿、背包的一部分或英式足球的面板以及类似部件。
光学元件用于产生结构颜色，其中光学元件可以包括一个或更多个反射层(例如，基部反射层、非基部反射层)和一个或更多个组成层以产生结构颜色。基部反射层被布置在光学层的一端，而非基部反射层被布置在组成层之间。基部反射层可以具有约60百分比或更大的最小百分比反射率，而非基部反射层通常具有小于基部反射层的百分比反射率和约20百分比或更大的百分比透光率。基部反射层可以具有约70百分比或更大、任选地约80百分比或更大、或任选地约90百分比或更大、或约95百分比或更大、或约98百分比或更大的最小百分比反射率，而非基部层具有至少30百分比、至少40百分比、或至少50百分比或至少60百分比的最小百分比透光率。反射层(例如，基部反射层或非基部反射层)可以包括金属层或氧化物层。氧化物层可以是金属氧化物、掺杂金属氧化物或其组合。金属层、金属氧化物或掺杂金属氧化物可以包括以下：过渡金属、准金属、镧系元素和锕系元素，以及氮化物、氮氧化物、硫化物、硫酸盐、硒化物、碲化物以及这些的组合。
光学层可以包括另外的层，诸如顶层。顶层用于减少物质(例如水、油、来自皮肤的油、环境碎片)对光学层的表面的粘附，因为这些物质可能改变它们的结构颜色和物品的美学外观。顶层可以具有第一特性，其中第一特性可以是亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性。顶层可以由非化学计量的金属氧化物(例如，TiOx或SiOx，其中x小于2)制成。
在将光学元件布置到物品上之后，该物品呈现出与物品的下表面不同的颜色，而无需向物品施加另外的颜料或染料。例如，基于颜色参数，诸如色相、亮度、虹彩色类型或其任何组合，结构颜色可以不同于物品的下表面的颜色。在特定的实例中，物品的结构颜色和下表面的颜色在色相和虹彩色类型上均不同，其中结构颜色是虹彩色(例如，当从间隔15度的至少两个不同的角度观察时，呈现出两种或更多种不同的色相)，并且下表面的颜色不是虹彩色。
光学元件可以被布置(例如，附连、附接、粘附、结合、接合)在鞋类的一个或更多个部件的表面上，诸如布置在鞋的鞋面和/或鞋底上。光学元件可以通过将其并入到缓冲元件诸如囊或泡沫中而被并入到鞋底中。鞋底和/或鞋面可以被设计成使得通过包括开口或覆盖结构着色的部件的透明部件及类似物使结构着色的部件的一个或更多个部分在成品中可见。
本公开内容提供了一种方法，包括：将光学元件布置在物品的表面上，其中光学元件包括反射层，该反射层具有约60百分比或更大(任选地约70百分比或更大、任选地约80百分比或更大、或任选地约90百分比或更大、或约95百分比或更大、或约98百分比或更大)的最小百分比反射率，其中光学元件赋予结构颜色。光学元件是单层反射体、单层滤光体、多层反射体或多层滤光体，其中各自可以包括至少两个组成层和至少一个反射层。光学元件还可以包括在光学元件的与基部反射层相对的侧面上的顶层。顶层具有第一特性，其中第一特性选自亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性。顶层由非化学计量的金属氧化物制成。此外，本公开内容包括如上文和本文描述的方法的产品。
本公开内容提供了一种物品，物品包括：在物品的表面上的光学元件，其中光学元件包括至少一个反射层，该反射层具有约60百分比或更大(任选地约70百分比或更大、任选地约80百分比或更大、或任选地约90百分比或更大、或约95百分比或更大、或约98百分比或更大)的最小百分比反射率，其中光学元件赋予物品结构颜色。
本公开内容提供了一种方法，方法包括：在表面上形成光学元件，其中光学元件包括顶层，其中光学元件赋予结构颜色。顶层可以由非化学计量的金属氧化物制成。非化学计量的金属氧化物可以是TiOx或SiOx，其中x小于2、任选地约1至小于2、或任选地约1.8。顶层可以具有第一特性，其中第一特性选自亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性。
本公开内容提供了一种物品，物品包括：在物品的表面上的光学元件，其中光学元件包括顶层，其中光学元件包括顶层，其中光学元件赋予物品结构颜色。
虽然在本公开内容的许多实例中，可以获得高度虹彩色的结构颜色(例如，当从不同角度观察时，在宽范围的色相内变换的颜色)，但是在其他实例中，还可以获得当从不同角度观察时，在宽范围的色相内不变换的结构颜色(例如，不变换色相的结构颜色，或者取决于视角在有限数目的色相内变换的结构颜色)。
在一个实例中，本公开内容提供了布置在物品上的光学元件，当根据CIE 1976颜色空间在给定照明条件下在约-15度和180度或约-15度和+60度的三个观察角度测量时，该光学元件在具有坐标L1*和a1*及b1*的第一观察角度具有第一颜色测量值，和在具有坐标L2*和a2*及b2*的第二观察角度具有第二颜色测量值，以及在具有坐标L3*和a3*及b3*的第三观察角度具有第三颜色测量值，其中L1*值、L2*值和L3*值可以相同或不同，其中a1*坐标值、a2*坐标值和a3*坐标值可以相同或不同，其中b1*坐标值、b2*坐标值和b3*坐标值可以相同或不同，并且其中组合的a1*值、a2*值和a3*值的范围小于可能的a*值的总数值范围的约40％。
在另一个实例中，本公开内容提供了布置在物品上的光学元件，当根据CIE 1976颜色空间在给定照明条件下在约-15度和180度或约-15度和+60度的两个观察角度测量时，该光学元件在具有坐标L1*和a1*及b1*的第一观察角度具有第一颜色测量值和在具有坐标L2*和a2*及b2*的第二观察角度具有第二颜色测量值，其中L1*值和L2*值可以相同或不同，其中a1*坐标值和a2*坐标值可以相同或不同，其中b1*坐标值和b2*坐标值可以相同或不同，并且其中第一颜色测量值和第二颜色测量值之间的ΔE*ab小于或等于约3，其中ΔE*ab＝[(L1*-L2*)2+(a1*–a2*)2+(b1*-b2*)2]1/2，或可选择地大于3。
在又一个实例中，本公开内容提供了布置在物品上的光学元件，当根据CIELCH颜色空间在给定照明条件下在约-15度和180度或约-15度和+60度的三个观察角度测量时，该光学元件在具有坐标L1*和C1*及h1°的第一观察角度具有第一颜色测量值，和在具有坐标L2*和C2*及h2°的第二观察角度具有第二颜色测量值，以及在具有坐标L3*和C3*及h3°的第三观察角度具有第三颜色测量值，其中L1*值、L2*值和L3*值可以相同或不同，其中C1*坐标值、C2*坐标值和C3*坐标值可以相同或不同，其中h1°坐标值、h2°坐标值和h3°坐标值可以相同或不同，并且其中组合的h1°值、h2°值和h3°值的范围小于约10度或可选择地大于10度。
在阅读以下编号的方面后将更好地理解本公开内容，这些方面不应与权利要求混淆。在一些情况下，下面编号的方面中的任何方面可以与本公开内容中别处描述的方面组合，并且这样的组合意图形成本公开内容的一部分。
方面1.一种方法，包括：
将光学元件布置在物品的表面上，其中光学元件包括反射层，该反射层具有约60百分比或更大(任选地约70百分比或更大、任选地约80百分比或更大、或任选地约90百分比或更大、或约95百分比或更大、或约98百分比或更大)的最小百分比反射率，其中光学元件赋予结构颜色。
方面2.如方面1所述的方法，其中布置光学元件包括在物品的表面上形成光学元件。
方面3.如方面1所述的方法，其中布置光学元件包括在部件的表面上形成光学元件，并且然后将具有光学元件的部件布置在物品的表面上；任选地其中部件是膜或纺织品或模制的部件。
方面4.如前述方面中任一方面所述的方法，其中形成光学元件包括使用：物理气相沉积、电子束沉积、原子层沉积、分子束外延、阴极电弧沉积、脉冲激光沉积、溅射、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、湿化学技术或其组合。
方面5.如前述方面中任一方面所述的方法，其中光学元件是单层反射体、单层滤光体、多层反射体或多层滤光体。
方面6.如前述方面中任一方面所述的方法，其中多层反射体具有至少两个组成层和至少一个反射层。
方面7.如方面中任一方面所述的方法，其中至少一个反射层包括基部反射层。
方面8.如方面中任一方面所述的方法，其中当光学元件在物品的外表面上并且从物品的外表面可见时，基部反射层在至少两个组成层和表面之间。
方面9.如方面中的一个方面所述的方法，其中当光学元件在物品的内表面上并且通过物品的外表面可见时，至少两个组成层在基部反射层和表面之间。
方面10.如前述方面中任一方面所述的方法，其中基部反射层被定位在光学元件的第一端，使得光在射到基部反射层上之前首先穿过多层反射体的至少两个组成层。
方面11.如前述方面中任一方面所述的方法，其中基部反射层具有至少10纳米的厚度(任选地至少30纳米、任选地至少40纳米、任选地至少50纳米、任选地至少60纳米的厚度，任选地从约10纳米至约100纳米、或从约30纳米至约80纳米、或从约40纳米至约60纳米的厚度)。
方面12.如前述方面中任一方面所述的方法，其中与基部反射层相邻的至少两个组成层具有不同的折射率，任选地其中多层反射体的每个组成层具有约为待反射的波长的四分之一波长的厚度。
方面13.如前述方面中任一方面所述的方法，其中至少一个反射层包括位于至少两个组成层之间的非基部反射层。
方面14.如前述方面中任一方面所述的方法，其中非基部反射层具有小于40纳米(任选地小于30纳米、任选地小于20纳米、任选地小于10纳米)的厚度。
方面15.如前述方面中任一方面所述的方法，其中非基部层不是不透明的。
方面16.如前述方面中任一方面所述的方法，其中非基部层具有至少20百分比(任选地至少30百分比、至少40百分比、或至少50百分比、或至少60百分比)的最小百分比透光率。
方面17.如前述方面中任一方面所述的方法，其中至少一个反射层由选自金属或金属氧化物的材料制成。
方面18.如方面中任一方面所述的方法，其中至少一个反射层由金属制成，任选地其中金属选自由以下组成的组：钛、铝、银、锆、铬、镁、硅、金、铂及其组合。
方面19.如前述方面中任一方面所述的方法，其中两个或更多个组成层各自单独地由选自由以下组成的组的材料制成：二氧化硅、钛、二氧化钛、硫化锌、氟化镁、五氧化二钽及其组合。
方面20.如前述方面中任一方面所述的方法，其中布置光学元件包括使用沉积工艺沉积光学元件的至少一个反射层和至少两个组成层，其中所述方法任选地包括沉积包含金属的第一反射层，在第一反射层上沉积包含金属氧化物的第一组成层，以及在第一反射层上沉积包含金属氧化物的第二组成层。
方面21.如前述方面中任一方面所述的方法，其中沉积至少一个反射层包括沉积钛层，其中沉积第一组成层包括沉积二氧化钛层或沉积硅层，并且其中沉积第二组成层包括沉积二氧化钛层或二氧化硅层。
方面22.如前述方面中任一方面所述的方法，其中光学元件还包括在光学元件的与基部反射层相对的侧面上的顶层。
方面23.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层具有第一特性，其中第一特性选自亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性。
方面24.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层由非化学计量的金属氧化物制成。
方面25.如前述方面中任一方面所述的方法，其中非化学计量的金属氧化物是TiOx或SiOx，其中x小于2、任选地约1至小于2、或任选地约1.8。
方面26.如前述方面中任一方面所述的方法，当沉积顶层以形成非化学计量的金属氧化物时，进一步控制O2的量。
方面27.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层不是不透明的。
方面28.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层具有至少60百分比的最小百分比透光率。
方面29.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层具有约60nm或更小、或约50nm或更小、或约40nm或更小、或约30nm或更小的厚度。
方面30.如前述方法方面中任一方面所述的方法，其中物品是根据物品方面中任一方面所述的物品。
方面31.一种物品，包括：如前述方面中任一方面所述的方法的产品。
方面32.一种物品，包括：
在物品的表面上的光学元件，其中光学元件包括至少一个反射层，该反射层具有约60百分比或更大(任选地约70百分比或更大、任选地约80百分比或更大、或任选地约90百分比或更大、或约95百分比或更大、或约98百分比或更大)的最小百分比反射率，其中光学元件赋予物品结构颜色。
方面33.如前述方面中任一方面所述的物品，其中光学元件是单层反射体、单层滤光体、多层反射体或多层滤光体。
方面34.如前述方面中任一方面所述的物品，其中多层反射体具有至少两个组成层和至少一个反射体层。
方面35.如方面中任一方面所述的物品，其中至少一个反射层包括基部反射层。
方面36.如方面中任一方面所述的物品，其中当光学元件在物品的外表面上并且从物品的外表面可见时，基部反射层在至少两个组成层和表面之间。
方面37.如方面中的一个方面所述的物品，其中当光学元件在物品的内表面上并且通过物品的外表面可见时，至少两个组成层在基部反射层和表面之间。
方面38.如前述方面中任一方面所述的物品，其中与基部反射层相邻的至少两个组成层具有不同的折射率，任选地其中多层反射体的每个组成层具有约为待反射的波长的四分之一波长的厚度。
方面39.如前述方面中任一方面所述的物品，其中至少一个反射层包括位于至少两个组成层之间的非基部反射层。
方面40.如前述方面中任一方面所述的物品，其中非基部反射层具有小于40纳米(任选地小于30纳米、任选地小于20纳米、任选地小于10纳米)的厚度。
方面41.如前述方面中任一方面所述的物品，其中非基部层不是不透明的。
方面42.如前述方面中任一方面所述的物品，其中非基部层具有至少30百分比、或至少25百分比、或至少20百分比的最小百分比透光率。
方面43.如前述方面中任一方面所述的物品，其中至少一个反射层由选自金属或金属氧化物的材料制成。
方面44.如方面中任一方面所述的物品，其中至少一个反射层由金属制成。
方面45.如前述方面中任一方面所述的物品，其中基部反射层被定位在光学元件的第一端，使得光在射到基部反射层上之前首先穿过多层反射体的至少两个组成层。
方面46.如前述方面中任一方面所述的物品，其中相邻的组成层具有不同的折射率。
方面47.如前述方面中任一方面所述的物品，其中多层反射体的每个组成层具有约为待反射的波长的四分之一波长的厚度。
方面48.如前述方面中任一方面所述的物品，其中光学元件具有约100纳米至约700纳米或约200纳米至约500纳米的厚度。
方面49.如前述方面中任一方面所述的物品，其中至少一个反射体层由选自金属或金属氧化物的材料制成。
方面50.如前述方面中任一方面所述的物品，其中金属选自由以下组成的组：钛、铝、银、锆、铬、镁、硅、金、铂及其组合。
方面51.如前述方面中任一方面所述的物品，基部反射层具有至少10纳米的厚度(任选地至少30纳米、任选地至少40纳米、任选地至少50纳米、任选地至少60纳米的厚度，任选地从约10纳米至约100纳米、或从约30纳米至约80纳米、或从约40纳米至约60纳米的厚度)。
方面52.如前述方面中任一方面所述的物品，其中组成层由选自由以下组成的组的材料制成：二氧化硅、二氧化钛、硫化锌、氟化镁、五氧化二钽及其组合。
方面53.如前述方面中任一方面所述的物品，其中光学元件包括光学元件的至少一个反射层和至少两个组成层，其中任选地至少一个反射层包含金属，其中任选地第一组成层包含布置在至少一个反射层上的金属氧化物，其中任选地第二组成层包含布置在第一组成层上的金属氧化物。
方面54.如前述方面中任一方面所述的物品，其中至少一个反射层包括钛层，其中第一组成层包括二氧化钛层或硅层，并且其中第二组成层包括二氧化钛层或二氧化硅层。
方面55.如前述方面中任一方面所述的物品，其中光学元件还包括在光学元件的与反射层相对的侧面上的顶层。
方面56.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层具有第一特性，其中第一特性选自亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性。
方面57.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层由非化学计量的金属氧化物制成。
方面58.如前述方面中任一方面所述的物品，其中非化学计量的金属氧化物是TiOx或SiOx，其中x小于2、任选地约1至小于2、或任选地约1.8。
方面59.如前述方面中任一方面所述的物品，当沉积顶层以形成非化学计量的金属氧化物时，进一步控制O2的量。
方面60.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层不是不透明的。
方面61.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层具有至少60百分比的百分比透光率。
方面62.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层具有约60nm或更小、或约50nm或更小、或约40nm或更小、或约30nm或更小的厚度。
方面63.一种方法，包括：
在表面上形成光学元件，其中光学元件包括顶层，其中光学元件赋予结构颜色。
方面64.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层由非化学计量的金属氧化物制成。
方面65.如前述方面中任一方面所述的方法，当沉积顶层以形成非化学计量的金属氧化物时，进一步控制O2的量。
方面66.如前述方面中任一方面所述的方法，其中非化学计量的金属氧化物是TiOx或SiOx，其中x小于2、任选地约1至小于2、或任选地约1.8。
方面67.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层具有第一特性，其中第一特性选自亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性。
方面68.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层不是不透明的。
方面69.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层是透明的。
方面70.如前述方面中任一方面所述的方法，其中顶层具有约60nm或更小、或约50nm或更小、或约40nm或更小、或约30nm或更小的厚度，并且任选地顶层具有至少60百分比的百分比透光率。
方面71.如前述方面中任一方面所述的方法，其中光学元件包括反射层，该反射层具有约60百分比或更大(任选地约70百分比或更大、任选地约80百分比或更大、或任选地约90百分比或更大、或约95百分比或更大、或约98百分比或更大)的最小百分比反射率。
方面72.一种物品，包括：
在物品的表面上的光学元件，其中光学元件包括顶层，其中光学元件包括顶层，其中光学元件赋予物品结构颜色。
方面73.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层具有第一特性，其中第一特性选自亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性。
方面74.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层由非化学计量的金属氧化物制成。
方面75.如前述方面中任一方面所述的物品，其中非化学计量的金属氧化物是TiOx或SiOx，其中x小于2、任选地约1至小于2、或任选地约1.8。
方面76.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层不是不透明的。
方面77.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层是透明的。
方面78.如前述方面中任一方面所述的物品，其中顶层具有约60nm或更小、或约50nm或更小、或约40nm或更小、或约30nm或更小的厚度。
方面79.如前述方面中任一方面所述的物品，其中光学元件包括反射层，该反射层具有约60百分比或更大(任选地约70百分比或更大、任选地约80百分比或更大、或任选地约90百分比或更大、或约95百分比或更大、或约98百分比或更大)的最小百分比反射率。
方面80.如前述方面中任一方面所述的物品，其中光学元件是单层反射体、单层滤光体、多层反射体或多层滤光体。
方面81.如前述方面中任一方面所述的物品，其中多层反射体具有反射体层和至少两个组成层。
方面82.如前述方面中任一方面所述的物品，其中组成层在反射体层和顶层之间。
方面83.如前述方面中任一方面所述的物品，其中反射层被定位在光学元件的第一端，使得光在射到反射层上之前首先穿过多层反射体的顶层和至少两个组成层。
方面84.如前述方面中任一方面所述的物品，其中相邻的组成层具有不同的折射率。
方面85.如前述方面中任一方面所述的物品，其中多层反射体的每个组成层具有约为待反射的波长的四分之一波长的厚度。
方面86.如前述方面中任一方面所述的物品，其中光学元件具有70nm至500nm的厚度。
方面87.如前述方面中任一方面所述的物品，其中多层反射体的每个层具有约为待反射的波长的四分之一波长的厚度。
方面88.如前述方面中任一方面所述的物品，其中反射体层由选自金属或金属氧化物的材料制成。
方面89.如前述方面中任一方面所述的物品，其中金属选自由以下组成的组：钛、铝、银、锆、铬、镁、硅、金、铂及其组合。
方面90.如前述方面中任一方面所述的物品，其中反射体层具有至少10纳米的厚度(任选地至少30纳米、任选地至少40纳米、任选地至少50纳米、任选地至少60纳米的厚度，任选地从约10纳米至约100纳米、或从约30纳米至约80纳米、或从约40纳米至约60纳米的厚度)。
方面91.如前述方面中任一方面所述的物品，其中组成层由选自由以下组成的组的材料制成：二氧化硅、二氧化钛、硫化锌、氟化镁、五氧化二钽及其组合；并且任选地一个或更多个组成层独立地选自Ti、TiO2、TiOx、Si、SiO2、SiOx，其中x小于2、任选地约1至小于2、或任选地约1.8；并且任选地，其中金属层与由相同金属形成的金属氧化物层相邻，用于相邻层的粘附。
方面92.如前述方面中任一方面所述的物品，其中光学元件包括光学元件的反射层和至少三个物品层，其中任选地反射层包含金属，其中任选地第一层包含布置在反射层上的金属氧化物，其中任选地第二层包含布置在第一层上的金属氧化物。
方面93.如前述方面中任一方面所述的物品，其中反射层包括钛层，其中第一层包括二氧化钛层或硅层，并且其中第二层包括二氧化钛层或二氧化硅层。
方面94.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中至少一个反射层还包括纹理化表面，并且纹理化表面和光学元件赋予结构颜色。
方面95.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品的表面是纹理化表面，其中至少一个反射层在纹理化表面上，并且基底的纹理化表面和光学元件赋予结构颜色。
方面96.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中当根据CIE 1976颜色空间在给定照明条件下在约-15度和180度或约-15度和+60度且彼此间隔至少15度的三个观察角度测量时，布置到物品上的光学元件在具有坐标L1*和a1*及b1*的第一观察角度具有第一颜色测量值，和在具有坐标L2*和a2*及b2*的第二观察角度具有第二颜色测量值，以及在具有坐标L3*和a3*及b3*的第三观察角度具有第三颜色测量值，其中L1*值、L2*值和L3*值可以相同或不同，其中a1*坐标值、a2*坐标值和a3*坐标值可以相同或不同，其中b1*坐标值、b2*坐标值和b3*坐标值可以相同或不同，并且其中组合的a1*值、a2*值和a3*值的范围小于可能的a*值的总数值范围的约40％，或任选地其中组合的a1*值、a2*值和a3*值的范围小于可能的a*值的总数值范围的约30％，或任选地其中组合的a1*值、a2*值和a3*值的范围小于可能的a*值的总数值范围的约20％，或任选地其中组合的a1*值、a2*值和a3*值的范围小于可能的a*值的总数值范围的约10％。
方面97.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中当根据CIE 1976颜色空间在给定照明条件下在约-15度和180度或约-15度和+60度且彼此间隔至少15度的三个观察角度测量时，布置到物品上的光学元件在具有坐标L1*和a1*及b1*的第一观察角度具有第一颜色测量值，和在具有坐标L2*和a2*及b2*的第二观察角度具有第二颜色测量值，以及在具有坐标L3*和a3*及b3*的第三观察角度具有第三颜色测量值，其中L1*值、L2*值和L3*值可以相同或不同，其中a1*坐标值、a2*坐标值和a3*坐标值可以相同或不同，其中b1*坐标值、b2*坐标值和b3*坐标值可以相同或不同，并且其中组合的b1*值、b2*值和b3*值的范围小于可能的b*值的总数值范围的约40％，或任选地其中组合的b1*值、b2*值和b3*值的范围小于可能的b*值的总数值范围的约30％，或任选地其中组合的b1*值、b2*值和b3*值的范围小于可能的b*值的总数值范围的约20％，或任选地其中组合的b1*值、b2*值和b3*值的范围小于可能的b*值的总数值范围的约10％。
方面98.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中当根据CIE 1976颜色空间在给定照明条件下在约-15度和180度或约-15度和+60度且彼此间隔至少15度的两个观察角度测量时，布置到物品上的光学元件在具有坐标L1*和a1*及b1*的第一观察角度具有第一颜色测量值和在具有坐标L2*和a2*及b2*的第二观察角度具有第二颜色测量值，其中L1*值和L2*值可以相同或不同，其中a1*坐标值和a2*坐标值可以相同或不同，其中b1*坐标值和b2*坐标值可以相同或不同，并且其中第一颜色测量值和第二颜色测量值之间的ΔE*ab大于或等于约100，其中ΔE*ab＝[(L1*-L2*)2+(a1*–a2*)2+(b1*-b2*)2]1/2，或任选地其中第一颜色测量值和第二颜色测量值之间的ΔE*ab小于或等于约80，或任选地其中第一颜色测量值和第二颜色测量值之间的ΔE*ab大于或等于约3，或可选择地小于3、或小于2.2、或小于2。
方面99.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中当根据CIELCH颜色空间在给定照明条件下在约-15度和180度或约-15度和+60度且彼此间隔至少15度的三个观察角度测量时，布置到物品上的光学元件在具有坐标L1*和C1*及h1°的第一观察角度具有第一颜色测量值，和在具有坐标L2*和C2*及h2°的第二观察角度具有第二颜色测量值，以及在具有坐标L3*和C3*及h3°的第三观察角度具有第三颜色测量值，其中L1*值、L2*值和L3*值可以相同或不同，其中C1*坐标值、C2*坐标值和C3*坐标值可以相同或不同，其中h1°坐标值、h2°坐标值和h3°坐标值可以相同或不同，并且其中组合的h1°值、h2°值和h3°值的范围大于约60度，或任选地其中组合的h1°值、h2°值和h3°值的范围大于约50度，或任选地其中组合的h1°值、h2°值和h3°值的范围大于约40度，或任选地其中组合的h1°值、h2°值和h3°值的范围大于约30度，或任选地其中组合的h1°值、h2°值和h3°值的范围大于约20度，或可选择地任选地其中组合的h1°值、h2°值和h3°值的范围小于10度或小于5度。
方面100.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中纹理化表面包括多于一个轮廓特征和平坦的平面区域，其中轮廓特征在纹理化表面的平坦区域上方延伸，任选地其中轮廓特征的尺寸、轮廓特征的形状、多于一个轮廓特征之间的间距与光学元件组合产生结构颜色，任选地其中对于特定区域，轮廓特征相对于彼此处于无规的位置中，任选地其中轮廓特征之间的间距被设置为关于物品的结构颜色减少轮廓特征彼此干涉的失真效应，任选地其中轮廓特征和平坦区域导致光学元件的至少一层具有跨过纹理化表面的波状拓扑结构，其中在相邻的轮廓特征之间存在平面区，所述平面区与纹理化表面的平坦的平面区域成平面，其中平面区具有相对于轮廓特征的尺寸以赋予结构颜色，任选地其中轮廓特征和平坦区域导致光学元件的每一层具有跨过纹理化表面的波状拓扑结构。
方面101.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中当从间隔至少15度的不同视角观察时，结构颜色呈现出单色相或多种不同色相。
方面102.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是纤维。
方面103.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是纱线。
方面104.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是单丝纱线。
方面105.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是纺织品。
方面106.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是针织纺织品。
方面107.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是非编织纺织品。
方面108.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是非编织合成皮革。
方面109.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是膜。
方面110.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是鞋类物品、鞋类的部件、服装物品、服装的部件、运动装备物品或运动装备的部件。
方面111.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是鞋类物品。
方面112.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是鞋类物品的鞋底部件。
方面113.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是鞋类物品的泡沫鞋底夹层部件。
方面114.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是鞋类物品的鞋面部件。
方面115.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是鞋类物品的针织鞋面部件。
方面116.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是用于鞋类物品的非编织合成皮革鞋面。
方面117.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是包括一定体积的流体的囊，其中囊具有第一囊壁，所述第一囊壁具有第一囊壁厚度，其中第一囊壁对于20密耳的平均壁厚度具有对氮气的15cm3/m2·atm·天或更小的气体透过率。
方面118.如前述方面中任一方面所述的方法和/或物品，其中物品是囊，并且光学元件任选地在囊的内表面上，或者任选地光学元件在囊的外表面上。
方面119.如任一前述方面所述的方法和/或物品，其中结构颜色对于具有20/20视敏度和正常色视觉的观察者来说在距囊约1米的距离处是可见的。
方面120.如任一前述方面所述的方法和/或物品，其中结构颜色具有单色相。
方面121.如任一前述方面所述的方法和/或物品，其中结构颜色包括两种或更多种色相。
方面122.如任一前述方面所述的方法和/或物品，其中结构颜色是虹彩色的。
方面123.如任一前述方面所述的方法和/或物品，其中结构颜色具有有限的虹彩色。
方面124.如前述方面所述的方法和/或物品，其中结构颜色具有有限的虹彩色，使得当在每个可能的观察角度可见的每种颜色被分配给选自由红黄蓝(RYB)色轮上的原色、二次色和三次色组成的组的单色相时，所有分配的色相都落入单色相组中，其中单色相组是以下中的一种：a)绿黄色、黄色和黄橙色；b)黄色、黄橙色和橙色；c)黄橙色、橙色和橙红色；d)橙红色和红紫色；e)红色、红紫色和紫色；f)红紫色、紫色和紫蓝色；g)紫色、紫蓝色和蓝色；h)紫蓝色、蓝色和蓝绿色；i)蓝色、蓝绿色和绿色；以及j)蓝绿色、绿色和绿黄色。
方面125.如前述方面所述的方法和/或物品，其中基部层是Al或AlOx，其中结构颜色是虹彩色。
方面126.如前述方面所述的方法和/或物品，其中基部层是Ti或TiOx，其中结构颜色是一种或更多种蓝色色相或一种或更多种绿色色相或其组合。
方面127.如前述方面所述的方法和/或物品，其中光学元件包括反射层，该反射层对于以下波长范围中的一种具有约60百分比或更大(任选地约70百分比或更大、任选地约80百分比或更大、或任选地约90百分比或更大、或约95百分比或更大、或约98百分比或更大)的最小百分比反射率：紫罗兰色380纳米-450纳米、蓝色450纳米至485纳米、青色485纳米至500纳米、绿色500纳米至565纳米、黄色564纳米至590纳米、橙色590纳米至625纳米、红色625纳米至740纳米；任选地其中对于未选择的范围，最小反射率低于所选择的范围的最小反射率。
方面128.如前述方面所述的方法和/或物品，其中对于未选择的范围，最小反射率比所选择的范围的最小反射率低约10百分比或更多、约20百分比或更多、约30百分比或更多、约40百分比或更多、或约50百分比或更多。
方面129.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征具有至少一个大于500微米以及任选地大于约600微米的尺寸。
方面130.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的长度和宽度中的至少一个大于500微米，或者任选地轮廓特征的长度和宽度两者均大于500微米。
方面131.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的高度可以大于50微米或任选地大于约60微米。
方面132.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的长度和宽度中的至少一个小于500微米，或者轮廓特征的长度和宽度两者均小于500微米，而高度大于50微米。
方面133.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的长度和宽度中的至少一个大于500微米，或者轮廓特征的长度和宽度两者均大于500微米，而高度大于50微米。
方面134.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的至少一个尺寸在纳米范围内，而至少一个其他尺寸在微米范围内。
方面135.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中纳米范围为约10纳米至约1000纳米，而微米范围为约5微米至500微米。
方面136.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的长度和宽度中的至少一个在纳米范围内，而轮廓特征的长度和宽度中的另一个在微米范围内。
方面137.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的高度大于250纳米。
方面138.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的长度和宽度中的至少一个在纳米范围内，并且另一个在微米范围内，其中高度大于250纳米。
方面139.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的空间取向是周期性的。
方面140.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中轮廓特征的空间取向是半随机图案或设定的图案。
方面141.如前述方面中任一方面所述的物品和/或方法，其中无机光学元件的层的表面是大体上三维平坦的平面表面或三维平坦的平面表面。
现在已经大体上描述了本公开内容的实施方案，将更详细地描述关于实施方案的另外的论述。
本公开内容不限于所描述的特定实施方案，且因此当然可以改变。本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不意图是限制性的，因为本公开内容的范围将仅由所附权利要求限制。
当提供值的范围时，在该范围的上限和下限之间的每一个中间值(以下限单位的十分之一为单位，除非上下文另有明确指示)以及该陈述的范围中的任何其他陈述的值或中间值被包含在本公开内容中。这些较小范围的上限和下限可以独立地被包括在较小范围中，并且也被包含在本公开内容中，受制于所陈述的范围中任何特定排除的限值。当所陈述的范围包括限值中的一个或两个时，排除那些包括的限值中的任一个或两个的范围也被包括在本公开内容中。
在阅读本公开内容时对本领域技术人员来说将明显的是，本文描述和示出的各个实施方案中的每个具有离散的部件和特征，这些部件和特征可以在不脱离本公开内容的范围或精神的情况下与其他若干实施方案中的任一个的特征容易地分离或组合。任何叙述的方法可以以所叙述的事件的顺序或以逻辑上可能的任何其他顺序来进行。
除非另有说明，否则本公开内容的实施方案将采用本领域技术范围内的材料科学技术、化学技术、纺织技术、聚合物化学技术及类似技术。这样的技术在文献中被充分解释。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与材料科学、化学、纺织、聚合物化学及类似领域的领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文描述的方法和材料类似或等同的方法和材料可以用于本公开内容的实践或测试中，但本文描述了合适的方法和材料。
如说明书和所附权利要求中使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”可以包括复数指示物，除非上下文另有明确指示。因此，例如，提及“一个支撑物”包括多于一个支撑物。在本说明书和所附的权利要求中，将提及许多术语，这些术语应被定义为具有以下含义，除非相反的意图是明显的。
本公开内容提供了呈现出结构颜色的物品。结构颜色可以通过并入到物品的一个或更多个部件上(例如，当物品是鞋类物品时，在鞋类物品的鞋面或鞋底上)的具有反射层的光学元件来赋予。在本公开内容的一种或更多种实施方案中，物品的表面包括光学元件(例如，单层反射体、单层滤光体、多层反射体或多层滤光体)，并且任选地是纹理化表面，其中光学元件和任选地纹理化表面赋予结构颜色(例如，单色、多色、虹彩色)。反射层可以具有约70百分比或更大的百分比反射率。取决于设计，任选的纹理化表面可以布置在光学元件和表面之间，或者是光学元件的一部分。
光学元件用于产生结构颜色，其中光学元件可以包括一个或更多个反射层和一个或更多个组成层以产生结构颜色。反射层中的一个可以是布置在光学元件的一个侧面上的基部反射层；换句话说，层结构如下：基部反射层/第一组成层/第n组成层。任选地，反射层中的一个可以是布置在光学元件的一对组成层之间的非基部反射层；换句话说，层结构如下：基部反射层/第一组成层/第n组成层/非基部反射层/第m组成层。还如本文描述的，光学元件还可以包括任选的纹理化表面，诸如纹理层和/或纹理化结构。另外地和任选地，光学元件可以包括一个或更多个层(例如保护层、顶层及类似层)。
基部反射层可以具有约75百分比或更大、约80百分比或更大、约85百分比或更大、约90百分比或更大、或约95百分比或更大的百分比反射率。基部反射层可以具有至少10纳米、任选地至少30纳米、至少40纳米、至少50纳米、至少60纳米、至少100纳米、至少150纳米的厚度，任选地从约10纳米至约250纳米或更大、约10纳米至约200纳米、约10纳米至约150纳米、约10纳米至约100纳米、或从约30纳米至约80纳米、或从约40纳米至约60纳米的厚度。例如，基部层可以是约30纳米至150纳米厚。Ti层或TiOx层的密度可以为约3克/立方厘米至6克/立方厘米、约3克/立方厘米至5克/立方厘米、约4克/立方厘米至5克/立方厘米、或4.5克/立方厘米。
光学元件可以包括一个或更多个非基部反射层。非基部反射层可以具有至少20百分比、任选地至少30百分比、至少40百分比、或至少50百分比、或至少60百分比的最小百分比透光率。通常，基部反射层比非基部反射层具有更大的百分比反射率。非基部反射层可以具有小于40纳米、任选地小于30纳米、任选地小于20纳米、任选地小于10纳米的厚度。例如，非基部层可以是20纳米至30纳米厚。Ti层或TiOx层的密度可以为约3克/立方厘米至6克/立方厘米、约3克/立方厘米至5克/立方厘米、约4克/立方厘米至5克/立方厘米、或4.5克/立方厘米。非基部层不是不透明的。
大于50百分比的最小百分比透光率是不透明层，20百分比至50百分比的最小百分比透光率是半透明的，并且小于20百分比的最小百分比透光率是透明的。
反射层(例如，基部反射层或非基部反射层)可以包括金属层或氧化物层。氧化物层可以是金属氧化物、掺杂金属氧化物或其组合。金属层、金属氧化物或掺杂金属氧化物可以包括以下：过渡金属、准金属、镧系元素和锕系元素，以及氮化物、氮氧化物、硫化物、硫酸盐、硒化物、碲化物以及这些的组合(或任何其他这些的金属氧化物)。金属层可以是钛、铝、银、锆、铬、镁、硅、金、铂及其组合。金属氧化物可以包括氧化钛、氧化银、氧化铝、二氧化硅、二氧化锡、氧化铬、氧化铁、氧化镍、氧化银、氧化钴、氧化锌、氧化铂、氧化钯、氧化钒、氧化钼、氧化铅及其组合以及各自的掺杂形式。在一些方面中，反射层可以基本上由金属氧化物组成。在一些方面中，反射层可以基本上由二氧化钛组成。金属氧化物可以掺杂有水、惰性气体(例如氩气)、反应性气体(例如氧气或氮气)、金属、小分子及其组合。在一些方面中，反射层可以基本上由掺杂金属氧化物或掺杂金属氮氧化物或两者组成。
金属层的材料可以基于待产生的期望的结构颜色来选择。选择的材料反射的一些波长比其他波长多。以这种方式，可以基于期望的结构颜色来选择反射层的材料。包括反射层的光学元件对于以下波长范围中的一个或更多个可以具有约60百分比或更大(任选地约70百分比或更大、任选地约80百分比或更大、或任选地约90百分比或更大、或约95百分比或更大、或约98百分比或更大)的最小百分比反射率：紫罗兰色380纳米至450纳米、蓝色450纳米至485纳米、青色485纳米至500纳米、绿色500纳米至565纳米、黄色564纳米至590纳米、橙色590纳米至625纳米、红色625纳米至740纳米。对于上文陈述的一个或更多个波长，反射层可以具有最小百分比反射率。对于未选择的范围，最小反射率低于所选择的范围的最小反射率，例如，最小反射率比所选择的范围的最小反射率低约10百分比或更多、约20百分比或更多、约30百分比或更多、约40百分比或更多、或约50百分比或更多。例如，基部层可以是Al或AlOx，其中结构颜色是虹彩色。在另一个实例中，基部层可以是Ti或TiOx，其中结构颜色是一种或更多种蓝色色相或一种或更多种绿色色相或其组合。
反射层可以是物品的表面上的涂层。涂层可以被化学地结合(例如共价结合、离子结合、氢键结合及类似结合)到物品的表面。已经发现涂层很好地结合到由聚合物材料制成的表面。在实例中，物品的表面可以由聚合物材料制成，诸如聚氨酯，包括热塑性聚氨酯(TPU)，如本文描述的那些。本文提供了关于光学元件和反射层的另外的细节。
关于顶层，物质(例如水、油、来自皮肤的油、环境碎片)可以接触光学层的表面，并改变它们的结构颜色和物品的美学性质。在这点上，顶层可以布置在光学元件的顶部上。顶层可以具有第一特性，其中第一特性可以是亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性，其可以防止或减少物质对光学元件的粘附。顶层可以由非化学计量的金属氧化物(例如，TiOx或SiOx，其中x小于2)制成。
在实施方案中，结构颜色不与颜料和/或染料组合使用。在另一个方面中，结构颜色与颜料和/或染料组合使用，但是结构颜色与颜料和/或染料不是相同的颜色、深浅度和/或色相。在这点上，结构颜色是底漆层、纹理化表面、光学元件和颜料和/或染料的产物。
在实施方案中，结构颜色与颜料和/或染料组合使用，以相对于颜料和/或染料的颜色增强颜料和/或染料的颜色，或者增强与颜料和/或染料相关的色调、色彩、深浅度或色相。底漆层可以包括红色颜料和/或红色染料。
物品可以是制造的物品或物品的部件。制造的物品可以包括鞋类、服装(例如，衬衫、运动衫、裤子、短裤、手套、眼镜、袜子、带沿帽、便帽、夹克、内衣)、容装物(例如，背包、包)和用于家具(例如，椅子、长沙发、车辆座椅)的装饰用品、床上用品(例如，床单、毛毯)、桌布、毛巾、旗帜、帐篷、帆以及降落伞、或这些物品中的任何一个的部件。另外，物品可以与纺织品或其他制品一起使用或者可以布置在纺织品或其他制品上，这些纺织品或其他制品诸如击打设备(例如，球棒、球拍、棍棒、球棍、高尔夫球杆、桨等)、运动装备(例如，高尔夫球袋、棒球和足球手套、英式足球限制结构)、防护装备(例如，垫、头盔、防护件、帽舌、面罩、护目镜等)、机车装备(例如，自行车、摩托车、滑板、汽车、卡车、船、冲浪板、雪橇、滑雪板等)、用于多种运动的球或冰球、钓鱼或狩猎装备、家具、电子装备、建筑材料、眼睛防护物、钟表、珠宝以及类似物。
物品可以是鞋类物品。鞋类物品可以被设计用于多种用途，诸如体育用途、运动用途、军事用途、工作相关用途、娱乐用途或休闲用途。主要地，鞋类物品意图在未铺砌的表面(部分或全部)上户外使用，诸如在包括草、草皮、砾石、沙子、尘土、粘土、泥浆、路面及类似物中的一种或更多种的地面上户外使用，无论是作为运动表演表面还是作为一般户外表面。然而，鞋类物品对于室内应用，诸如例如包括尘土比赛表面的室内运动(例如，带有尘土内场的室内棒球场)也可以是合意的。
特别地，鞋类物品可以被设计用于室内或户外体育活动，诸如国际足球(football)/英式足球(soccer)、高尔夫、美式橄榄球、英式橄榄球、棒球、跑步、田径、自行车(例如，公路自行车和山地自行车)及类似体育活动。鞋类物品可以任选地包括附着摩擦力元件(例如，凸耳、防滑件、鞋钉和钉子以及胎面图案)，以在柔软和光滑的表面上提供附着摩擦力，其中本公开内容的部件可以在附着摩擦力元件之间或之中使用或应用，并且任选地在附着摩擦力元件的侧面上但是在附着摩擦力元件的接触地面或表面的表面上使用或应用。防滑件、鞋钉和钉子通常被包括在设计为用于运动(诸如国际足球/英式足球、高尔夫、美式橄榄球、英式橄榄球、棒球以及类似运动)的鞋类中，这些运动经常在未铺砌的表面上进行。凸耳和/或增强的胎面图案通常被包括在鞋类(包括设计为用于在恶劣户外条件(诸如越野跑、徒步旅行和军事用途)下使用的靴子)中。
特别地，物品可以是服装物品(即，服装)。服装物品可以是为运动或休闲活动设计的服装物品。服装物品可以是被设计成提供保护免于因素(例如，风和/或雨)或免于冲击的服装物品。
特别地，物品可以是运动装备物品。运动装备物品可以被设计用于室内或户外体育活动，诸如国际足球/英式足球、高尔夫、美式橄榄球、英式橄榄球、棒球、跑步、田径、自行车(例如，公路自行车和山地自行车)以及类似体育活动。
图1A-图1M图示出了包括本公开内容的结构(例如，光学元件、任选地纹理化表面)的鞋类、服装、运动装备、容装物、电子装备和视觉防护物。包括无机光学元件的结构由散列的区域12A’/12M’-12A”/12M’表示。提供结构的位置仅仅是为了指示结构可以被定位的一个可能的区域。此外，在一些图中图示出了两个位置并且在其他图中图示出了一个位置，但是这仅仅是为了说明的目的，因为制品可以包括一个或多于一个结构，其中大小和位置可以基于制品来确定。位于每个制品上的结构可以代表数字、字母、符号、设计、徽标、图形标记、图标、商标或类似物。
图1N(a)和图1N(b)图示出了包括鞋底结构104和鞋面102的鞋类物品100的透视图和侧视图。包括无机光学元件的结构由122a和122b表示。鞋底结构104固定到鞋面102并且当穿着鞋类物品100时鞋底结构104在足部和地面之间延伸。鞋底结构104的主要元件是鞋底夹层114和鞋外底112。鞋底夹层114固定到鞋面102的下部区域，并且可以由聚合物泡沫或另一种合适的材料形成。在另外的构造中，鞋底夹层114可以并入进一步衰减力、提高稳定性或影响足部的运动的流体填充室、板、调节器和/或其他元件。鞋外底112固定到鞋底夹层114的下表面并且可以由例如被纹理化以赋予附着摩擦力的耐磨的橡胶材料形成。鞋面102可以由各种元件(例如，鞋带、鞋舌、鞋领)形成，这些元件组合提供用于牢固且舒适地容纳足部的结构。虽然鞋面102的构造可以显著变化，但是多种元件通常限定鞋面102内用于相对于鞋底结构104容纳足部并固定足部的空间(void)。鞋面102内的空间的表面被成形以容纳足部并且可以在足部的脚背区域和脚趾区域上、沿足部的内侧面和外侧面、在足部下并且围绕足部的足跟区域延伸。鞋面102可以由缝合或结合在一起的一种或更多种材料制造，所述材料诸如纺织品、聚合物泡沫、皮革、合成皮革及类似材料。尽管鞋底结构104和鞋面102的这种构造提供了可以与鞋面结合使用的鞋底结构的实例，但是也可以利用鞋底结构104和/或鞋面102的多种其他常规的构造或非常规的构造。因此，鞋底结构104和/或鞋面102的构造和特征可以显著地变化。
图1O(a)和图1O(b)图示出了包括鞋底结构134和鞋面132的鞋类物品130的透视图和侧视图。包括无机光学元件的结构由136a和136b/136b’表示。鞋底结构134固定到鞋面132并且当穿着鞋类物品130时鞋底结构134在足部和地面之间延伸。鞋面132可以由各种元件(例如，鞋带、鞋舌、鞋领)形成，这些元件组合提供用于牢固且舒适地容纳足部的结构。虽然鞋面132的构造可以显著变化，但是多种元件通常限定鞋面132内用于相对于鞋底结构134容纳足部并固定足部的空间。鞋面132内的空间的表面被成形以容纳足部并且可以在足部的脚背区域和脚趾区域上、沿足部的内侧面和外侧面、在足部下并且围绕足部的足跟区域延伸。鞋面132可以由缝合或结合在一起的一种或更多种材料制造，所述材料诸如包括天然皮革和合成皮革的纺织品、模制的聚合物部件、聚合物泡沫及类似材料。
鞋底结构134的主要元件是鞋前部部件142、鞋跟部件144和鞋外底146。鞋前部部件142和鞋跟部件144中的每一个都直接地或间接地固定到鞋面132的下部区域，并且由封闭流体的聚合物材料形成，该流体可以是气体、液体或凝胶。例如，在步行和跑步期间，鞋前部部件142和鞋跟部件144在足部和地面之间压缩，从而衰减地面反作用力。也就是说，鞋前部部件142和鞋跟部件144被充气，并且可以用流体加压以缓冲足部。鞋外底146固定到鞋前部部件142和鞋跟部件144的下部区域，并且可以由被纹理化以赋予附着摩擦力的耐磨橡胶材料形成。鞋前部部件142可以由一种或更多种聚合物(例如，一个或更多个聚合物膜的层)制造，这些聚合物形成包括诸如气体的流体的多于一个室。多于一个室可以是独立的或流体互连的。类似地，鞋跟部件144可以由一种或更多种聚合物(例如，一个或更多个聚合物膜的层)制造，这些聚合物形成包括诸如气体的流体并且也可以是独立的或流体互连的多于一个室。在一些构造中，鞋底结构134可以包括泡沫层，例如，该泡沫层在鞋面132与鞋前部部件142和鞋跟部件144中的一个或两个之间延伸，或者泡沫元件可以位于鞋前部部件142和鞋跟部件144的下部区域中的凹陷部(indentation)内。在其他构型中，鞋底结构132可以并入例如进一步衰减力、提高稳定性或影响足部的运动的板、调节器、绷帮元件或运动控制构件。尽管鞋底结构134和鞋面132的所描绘的构造提供了可以与鞋面结合使用的鞋底结构的实例，但是也可以利用鞋底结构134和/或鞋面132的多种其他常规的构造或非常规的构造。因此，鞋底结构134和/或鞋面132的构造和特征可以显著地变化。
图1O(c)是描绘鞋面132和鞋跟部件144的A-A横截面图。光学元件136b可以被布置在鞋跟部件144的外壁上，或者可选择地或任选地，光学元件136b’可以被布置在鞋跟部件144的内壁上。
图1P(a)和图1P(b)图示出了包括附着摩擦力元件168的鞋类物品160的透视图和侧视图。包括无机光学元件的结构由172a和172b表示。鞋类物品160包括鞋面162和鞋底结构164，其中鞋面162固定到鞋底结构164。鞋底结构164可以包括鞋头板166a、中间板166b和鞋跟板166c中的一个或更多个。板可以包括一个或更多个附着摩擦力元件168，或者附着摩擦力元件可以直接应用于鞋类物品的面向地面的表面。如图1P(a)和图1P(b)所示，附着摩擦力元件168是防滑件，但是附着摩擦力元件可以包括凸耳、防滑件、鞋钉和钉子以及胎面图案，以在柔软和光滑的表面上提供附着摩擦力。通常，防滑件、鞋钉和钉子通常被包括在设计为用于运动(诸如国际足球/英式足球、高尔夫、美式橄榄球、英式橄榄球、棒球以及类似运动)的鞋类中，而凸耳和/或增强的胎面图案通常被包括在鞋类(未示出)(包括设计为用于在恶劣户外条件(诸如越野跑、徒步旅行和军事用途)下使用的靴子)中。鞋底结构164固定到鞋面162并且当穿着鞋类物品160时鞋底结构164在足部和地面之间延伸。鞋面162可以由各种元件(例如，鞋带、鞋舌、鞋领)形成，这些元件组合提供用于牢固且舒适地容纳足部的结构。虽然鞋面162的构造可以显著变化，但是多种元件通常限定鞋面162内用于相对于鞋底结构164容纳足部并固定足部的空间。鞋面162内的空间的表面被成形以容纳足部并且在足部的脚背区域和脚趾区域上、沿足部的内侧面和外侧面、在足部下并且围绕足部的足跟区域延伸。鞋面162可以由缝合或结合在一起的一种或更多种材料制造，所述材料诸如包括天然皮革和合成皮革的纺织品、模制的聚合物部件、聚合物泡沫及类似材料。在未描绘的其他方面中，鞋底结构164可以并入泡沫、一个或更多个流体填充室、板、调节器或进一步衰减力、提高稳定性或影响足部的运动的其他元件。尽管鞋底结构164和鞋面162的所描绘的构造提供了可以与鞋面结合使用的鞋底结构的实例，但是也可以利用鞋底结构164和/或鞋面162的多种其他常规的构造或非常规的构造。因此，鞋底结构164和/或鞋面162的构造和特征可以显著地变化。
现在已经大体上描述了本公开内容的实施方案，提供另外的细节。如本文已经描述的，结构颜色可以包括许多颜色中的一种。如观察者所感知的物品的“颜色”可以不同于物品的实际颜色，这是因为观察者所感知的颜色通过以下决定：由于光学元件的存在的物品的实际颜色，该光学元件可以吸收、折射、干涉或以其他方式改变物品所反射的光；观察者检测到物品所反射的光的波长的能力；用于照明物品的光的波长以及诸如物品的环境的色彩和入射光的类型(例如，阳光、荧光及类似光)的其他因素。结果，如观察者所感知的物体的颜色可能不同于物品的实际颜色。
常规地，通过将有色颜料或染料施加到物体来赋予人造物体颜色。最近，向人造物体赋予“结构颜色”的方法已经得到了发展。结构颜色是至少部分由微观结构化表面(microscopically structured surface)产生的颜色，这些微观结构化表面干涉接触表面的可见光。不同于通过着色物质吸收或发射可见光引起的颜色，结构颜色是由物理现象引起的颜色，物理现象包括光的散射、折射、反射、干涉和/或衍射。例如，赋予结构颜色的光学现象可以包括多层干涉、薄膜干涉、折射、色散、光散射、米氏散射、衍射和衍射光栅。在本文描述的多个方面中，赋予物品的结构颜色对于具有20/20视敏度和正常色视觉的观察者来说在距物品约1米的距离处可以是可见的。
如本文描述的，与仅由颜料和/或染料产生的颜色不同，结构颜色至少部分地由光学元件产生。结构着色的物品的色彩可以仅由于结构颜色所致(即，物品、物品的着色部分、或物品的着色的外层可以大体上不含颜料和/或染料)。结构颜色也可以与颜料和/或染料组合使用，例如，以改变结构颜色的全部或一部分。
“色相”通常用于描述基于可见光的主波长可辨别的颜色性质，并且通常使用诸如品红色、红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色、靛蓝色、紫罗兰色等的术语来描述，或者可以描述为与这些颜色中的一个相关(例如，相似或不相似)。颜色的色相通常被认为独立于颜色的强度或亮度。例如，在蒙塞尔色系中，颜色的性质包括色相、明暗度(亮度)以及色度(颜色纯度)。特定色相通常与可见光谱中的特定的波长范围相关联：在约700纳米至635纳米的范围内的波长与红色相关联，约635纳米至590纳米的范围与橙色相关联，约590纳米至560纳米的范围与黄色相关联，约560纳米至520纳米的范围与绿色相关联，约520纳米至490纳米的范围与青色相关联，约490纳米至450纳米的范围与蓝色相关联，并且约450纳米至400纳米的范围与紫罗兰色相关联。
观察者所感知的物品的颜色(包括色相)可能与物品的实际颜色不同。观察者所感知的颜色不仅取决于物品的物理性质，而且还取决于物品的环境，以及感知的眼睛和大脑的特性。例如，由于观察者所感知的颜色由物品的实际颜色(例如，离开物品表面的光的颜色)、观察者检测到由物品反射或发射的光的波长的能力、用于照明物品的光的波长以及诸如物品的环境的色彩和入射光的类型(例如，阳光、荧光及类似光)的其他因素来决定。结果，观察者所感知的物体的颜色可能不同于物品的实际颜色。
当在结构颜色的上下文中使用时，基于物品的结构着色的部分吸收和反射(例如线性地和非线性地)的光的波长，个体可以表征结构着色的物品(即已经通过将光学元件并入物品中被结构着色的物品)的色相。虽然光学元件可以赋予第一结构颜色，但是任选的纹理化表面和/或底漆层的存在可以改变结构颜色。诸如涂层或透明元件的其他因素可以进一步改变所感知的结构颜色。结构着色的物品的色相可以包括本文描述的色相中的任何一种以及任何其他色相或色相的组合。结构颜色可以被称为“单色相”(即，与观察和/或照明的角度无关，色相大体上保持相同)或“多色相”(即，色相根据观察和/或照明的角度而变化)。多色相结构颜色可以是虹彩色(即，色相随着观察或照明的角度变化而在两种或更多种色相内逐渐变化)。随着观察或照明的角度变化，虹彩色多色相结构颜色的色相可以在可见光谱中的所有色相上逐渐变化(例如，像“彩虹”一样)。随着观察或照明的角度变化，虹彩色多色相结构颜色的色相可以在可见光谱中的有限数目的色相上逐渐变化，换句话说，随着观察或照明的角度变化，可见光谱中的一种或更多种色相(例如，红色、橙色、黄色等)在结构颜色中观察不到。对于单色相结构颜色，可能存在可见光谱中的仅一种色相或大体上一种色相。随着观察或照明的角度变化，多色相结构颜色的色相可能在有限数目的色相之间(例如，在2-8种色相之间，或在2-4种色相之间，或在2种色相之间)更突然地变化。
结构颜色可以是多色相结构颜色，其中两种或更多种色相由结构颜色赋予。
结构颜色可以是虹彩色多色相结构颜色，其中当以单个视角观察时，或者当从彼此间隔至少15度的两个或更多个不同视角观察时，结构颜色的色相在很多种色相(例如，4种、5种、6种、7种、8种或更多种色相)内变化。
结构颜色可以是有限的虹彩色多色相结构颜色，其中当从彼此间隔至少15度的两个或更多个不同视角观察时，结构颜色的色相在有限数目的色相(例如，2种色相或3种色相)内变化或显著变化(例如，约90百分比、约95百分比或约99百分比)。在一些方面中，具有有限的虹彩色的结构颜色限于选自以下中的两种、三种或四种色相：红色、黄色和蓝色的RYB原色，任选地红色、黄色、蓝色、绿色、橙色和紫色的RYB原色和二次色，或任选地红色、黄色、蓝色、绿色、橙紫色、绿黄色、黄橙色、橙红色、红紫色、紫蓝色和蓝绿色的RYB原色、二次色和三次色。
结构颜色可以是单色相的非角度依赖性结构颜色，其中结构颜色的色相、色相及明暗度、或色相、明暗度及色度独立于观察角度或大体上(例如，约90百分比、约95百分比或约99百分比)独立于观察角度。例如，当从彼此间隔至少15度的至少3个不同的角度观察时，单色相的非角度依赖性结构颜色可以显示相同的色相或大体上相同的色相(例如，单色相结构颜色)。
所赋予的结构颜色可以是具有有限的虹彩色的结构颜色，使得当在每个可能的观察角度观察到的每种颜色被分配给选自由红黄蓝(RYB)色轮上的原色、二次色和三次色组成的组的单色相时，对于单一结构颜色，所有分配的色相都落入单色相组中，其中单色相组是以下中的一种：a)绿黄色、黄色和黄橙色；b)黄色、黄橙色和橙色；c)黄橙色、橙色和橙红色；d)橙红色和红紫色；e)红色、红紫色和紫色；f)红紫色、紫色和紫蓝色；g)紫色、紫蓝色和蓝色；h)紫蓝色、蓝色和蓝绿色；i)蓝色、蓝绿色和绿色；以及j)蓝绿色、绿色和绿黄色。换句话说，在有限的虹彩色的这个实例中，由结构颜色赋予的色相(或色相和明暗度，或色相、明暗度和色度)根据观察结构颜色的角度而变化，但是在不同观察角度观察到的每种不同颜色的色相在有限数目的可能色相内变化。在每个观察角度可见的色相可以被分配给红黄蓝(RYB)色轮上的单个原色色相、二次色相或三次色相(即，由红色、黄色、蓝色、绿色、橙紫色、绿黄色、黄橙色、橙红色、红紫色、紫蓝色和蓝绿色组成的色相组)。例如，虽然随着观察角度变换观察到多于一种不同的颜色，但是当每个观察到的色相被归类为红色、黄色、蓝色、绿色、橙紫色、绿黄色、黄橙色、橙红色、红紫色、紫蓝色和蓝绿色中的一种时，所分配的色相的列表包括选自RYB原色色相、二次色相和三次色相的列表的不超过一种、两种或三种色相。在有限的虹彩色的一些实例中，所有分配的色相都落入选自色相组a)-j)的单色相组中，每个色相组包括在RYB原色、二次色和三次色色轮上的三种相邻的色相。例如，所有分配的色相可以是色相组h)中的单色相(例如，蓝色)，或者一些分配的色相可以代表色相组h)中的两种色相(例如，紫蓝色和蓝色)，或者可以代表色相组h)中的三种色相(例如，紫蓝色、蓝色和蓝绿色)。
类似地，结构颜色的其他性质，诸如颜色的亮度、颜色的饱和度以及颜色的纯度以及其他，可以大体上相同，而与观察或照明的角度无关，或者可以根据观察或照明的角度而变化。结构颜色可以具有无光泽的外观、有光泽的外观、或金属色外观、或其组合。
如上文论述的，结构着色的物品(例如，赋予结构颜色的物品)的颜色(包括色相)可以根据观察或照明结构着色的物品的角度而变化。可以通过使用恒定的光照条件以多种角度观察物品或照明物品来确定物品的一种色相或更多种色相。如本文使用的，照明或观察的“角度”是从正交于表面的轴线或平面测量的角度。观察角度或照明角度可以设置在约0度和180度之间。观察角度或照明角度可以设置为0度、15度、30度、45度、60度和-15度，并且颜色可以使用色度计或分光光度计(例如，Konica Minolta)来测量，该色度计或分光光度计聚焦于物品的特定区域来测量颜色。观察角度或照明角度可以设置为0度、15度、30度、45度、60度、75度、90度、105度、120度、135度、150度、165度、180度、195度、210度、225度、240度、255度、270度、285度、300度、315度、330度和345度，并且颜色可以使用色度计或分光光度计来测量。在仅使用结构颜色着色的多色相物品的特定实例中，当在0度、15度、30度、45度、60度以及-15度测量时，针对物品测量的色相由以下组成：以这些测量角度中的三个测量角度的“蓝色”、以这些测量角度中的两个测量角度的“蓝绿色”和以这些测量角度中的一个测量角度的“紫色”。
在其他实施方案中，结构着色的物品的颜色(包括色相、明暗度和/或色度)大体上不改变，如果有改变的话，这取决于观察或照明物品的角度。在诸如这种情况的情况下，结构颜色可以是非角度依赖性结构颜色，因为所观察到的色相、色相及明暗度、或色相、明暗度及色度大体上独立于观察角度或者独立于观察角度。
存在用于定义颜色坐标系的各种方法学。一个实例是L*a*b*颜色空间，其中，对于给定照明条件，L*是亮度值，且a*和b*是基于CIE坐标的颜色对立维度的值(CIE 1976颜色空间或CIELAB)。在实施方案中，当在选自0度、15度、30度、45度、60度和-15度的所测量的观察角度或照明角度的三个或更多个所测量的观察角度或照明角度对物品测量的颜色的变化在L*a*b*数值范围(CIE 1976颜色空间)的a*或b*坐标的总数值范围的约10％内或约5％内时，具有结构颜色的结构着色的物品可以被认为具有“单一”颜色。在某些实施方案中，当在L*a*b****中测量值和分配值相差为a*和b*坐标的数值范围的至少5百分比，或者相差为a*和b*坐标的数值范围的至少10百分比时，颜色被认为是不同的颜色。在三个或更多个所测量的观察角度或照明角度，结构着色的物品可以具有L*a*b*数值范围(CIE 1976颜色空间)的a*坐标或b*坐标的总数值范围的小于约40％、或小于约30％、或小于约20％、或小于约10％的变化。
CIELAB空间中两次测量之间的颜色变化可以用数学方法确定。例如，第一次测量具有坐标L1*、a1*和b1*，并且第二次测量具有坐标L2*、a2*和b2*。在CIELAB数值范围上这两次测量之间的总差值可以表示为ΔE*ab，其计算如下：ΔE*ab＝[(L1*-L2*)2+(a1*–a2*)2+(b1*-b2*)2]1/2。一般来说，如果两种颜色具有小于或等于1的ΔE*ab，则颜色的差异对于人眼而言是感知不到的，并且如果两种颜色具有大于100的ΔE*ab，则颜色被认为是对立的颜色，而约2-3的ΔE*ab被认为是可感知的颜色差异的阈值。在某些实施方案中，当在选自0度、15度、30度、45度、60度和-15度的所测量的观察角度或照明角度的三个或更多个所测量的观察角度或照明角度之间，ΔE*ab为约3至60、或约3至50、或约3至40、或约3至30时，具有结构颜色的结构着色的物品可以被认为具有两种颜色。在两个或更多个所测量的观察角度或照明角度之间，结构着色的物品可以具有约3至约100、或约3至约80、或约3至约60的ΔE*ab。在某些实施方案中，当在选自0度、15度、30度、45度、60度和-15度的所测量的观察角度或照明角度的三个或更多个所测量的观察角度或照明角度之间，ΔE*ab为约1至3、或约1至2.5、或约1至2.2时，具有结构颜色的结构着色的物品可以被认为具有单一颜色。在某些实施方案中，当在选自0度、15度、30度、45度、60度和-15度的所测量的观察角度或照明角度的两个或更多个所测量的观察角度或照明角度之间，ΔE*ab为约1至3、或约1至2.5、或约1至2.2时，具有结构颜色的结构着色的物品可以被认为具有单一颜色。
颜色数值范围的另一个实例是CIELCH颜色空间，其中，对于给定照明条件，L*是亮度值，C*是色度值，且h°表示以角度测量值表示的色相。在实施方案中，当在选自0度、15度、30度、45度、60度和-15度的所测量的观察角度或照明角度中的三个或更多个所测量的观察角度或照明角度针对物品测量的颜色在CIELCH颜色空间的h°角度坐标的差值小于10度或差值小于5度时，具有结构颜色的结构着色的物品可以被认为具有“单一”颜色。在某些实施方案中，当在CIELCH***中测量值和分配值在h°测量值方面变化至少45度时，颜色被认为是不同的颜色。在三个或更多个所测量的观察角度或照明角度，结构着色的物品可以在CIELCH***的h°测量值方面具有10至约60度、10至约50度、或10至约40度、10至约30度、或10至约20度的变化。在三个或更多个所测量的观察角度或照明角度，结构着色的物品在CIELCH***的h°测量值方面可以具有约1度至10度、约1度至7.5度或1度至约2度的变化。
用于表征颜色的另一个***包括“PANTONE”匹配***(Pantone LLC，Carlstadt，美国新泽西州)，该***提供了视觉颜色标准***，以提供准确的方法用于选择、指定、散播和匹配穿过任何介质的颜色。在实例中，当在选自0度、15度、30度、45度、60度和-15度的三个或更多个所测量的观察角度或照明角度针对物品测量的颜色在一定数目的邻近标准值内，例如在20个邻近PANTONE标准值内时，具有结构颜色的结构着色的物品可以被认为具有“单一”颜色。
制造结构着色的物品的方法可以包括将光学元件布置(例如，附连、附接、结合、紧固、接合、附加、连接、粘合)到物品(例如，鞋类物品、服装物品、运动装备物品等)上。物品包括部件，并且部件具有光学元件可以被布置在其上的表面。如本文描述的，物品的表面可以由诸如热塑性材料或热固性材料的材料制成。例如，物品具有包括热塑性材料(即，第一热塑性材料)的表面，例如部件的面向外的表面或部件的面向内的表面(例如，囊的面向外的表面或面向内的表面)。例如，光学元件可以被布置到热塑性材料上。
在一个方面中，将包括热塑性材料的物品的第一表面的至少一部分的温度升高到处于或高于热塑性材料的蠕变松弛温度(Tcr)、维卡软化温度(Tvs)、热变形温度(Thd)和/或熔化温度(Tm)的温度，例如以使热塑性材料软化或熔化。温度可以升高到处于或高于蠕变松弛温度的温度。温度可以升高到处于或高于维卡软化温度的温度。温度可以升高到处于或高于热变形温度的温度。温度可以升高到处于或高于熔化温度的温度。当物品的第一侧面的至少一部分的温度处于或高于升高的温度(例如，处于或高于热塑性材料的蠕变松弛温度、热变形温度、维卡软化温度或熔化温度)时，光学元件被附连到物品的第一侧面的至少一部分内的热塑性材料。在附连后，将热塑性材料的温度降低到低于其蠕变松弛温度的温度，以使热塑性材料至少部分地再固化。热塑性材料可以被主动地冷却(例如，去除升高温度的来源并且主动地冷却(例如，使较冷的气体邻近物品流动，降低热塑性材料的温度))或被动地冷却(例如，去除升高温度的来源并且允许热塑性层自身冷却)。
制造结构着色的物品的方法可以包括将光学元件布置(例如，附连、附接、结合、紧固、接合、附加、连接、粘合，其包括可操作地布置等)到物品(例如，鞋类物品、服装物品、运动装备物品等)的表面上或物品的部件的表面上。物品可以包括部件，并且部件可以包括光学元件被布置在其上的表面。如本文描述的，物品的表面可以由诸如热塑性材料或热固性材料的材料制成。例如，物品可以具有包括热塑性材料(即，第一热塑性材料)的表面，例如部件或物品的面向外的表面或者部件或物品的面向内的表面(例如，囊的面向外的表面或面向内的表面)。例如，光学元件可以被布置到热塑性材料上。
现在已经大体上描述了颜色和其他方面，提供了关于光学元件的另外的细节。如本文描述的，物品包括光学元件。光学元件包括至少一个反射层(例如，基部反射层和/或非基部反射层)和至少一个组成层。光学元件可以是或包括单层反射体、单层滤光体、多层反射体或多层滤光体。光学元件可以用于修改射在其上的光，使得结构颜色被赋予物品。光学元件还可以任选地包括一个或更多个另外的层(例如保护层、纹理化层、顶层、聚合物层及类似层)。光学元件可以具有约100纳米至1,500纳米、约100纳米至1,200纳米、约100纳米至约700纳米或约200纳米至约500纳米的厚度。
光学元件具有第一侧面(包括外表面)和与第一侧面相对的第二侧面(包括相对的外表面)，其中第一侧面或第二侧面邻近物品。例如，当光学元件与具有面向内的表面和面向外的表面的部件诸如膜或囊结合使用时，光学元件的第一侧面可以布置在部件的面向内的表面上，诸如以以下顺序布置：光学元件的第二侧面/光学元件的芯/光学元件的第一侧面/部件的面向内的表面/部件的芯/部件的面向外的表面。可选择地，光学元件的第二侧面可以布置在部件的面向内的表面上，诸如以以下顺序布置：光学元件的第一侧面/光学元件的芯/光学元件的第二侧面/部件的面向内的表面/部件壁的芯/部件的面向外的表面。在另一个实例中，光学元件的第一侧面可以布置在部件的面向外的表面上，诸如以以下顺序布置：部件的面向内的表面/部件的芯/部件的面向外的表面/光学元件的第一侧面/光学元件的芯/光学元件的第二侧面。类似地，光学元件的第二侧面可以布置在部件的面向外的表面上，诸如以以下顺序布置：部件的面向内的表面/部件的芯/部件的面向外的表面/光学元件的第二侧面/光学元件的芯/光学元件的第一侧面。在存在任选的纹理化表面的实例中，纹理化表面可以位于部件的表面和光学元件的侧面之间的界面处。
关于光学元件的部件，当光学元件在物品的外表面上并且从物品的外表面可见时，基部反射层在至少两个组成层和表面之间。当光学元件在物品的内表面上并且通过物品的外表面可见时，至少两个组成层在基部反射层和表面之间。
光学元件或其层或部分(例如，反射层、组成层)可以使用已知技术形成，这些技术诸如物理气相沉积、电子束沉积、原子层沉积、分子束外延、阴极电弧沉积、脉冲激光沉积、溅射沉积(例如，射频、直流、反应性、非反应性)、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积以及湿化学技术诸如逐层沉积、溶胶-凝胶沉积、Langmuir blodgett以及类似技术。可以使用形成光学元件的技术和/或调节温度的单独的***来调节第一侧面的温度。
光学元件可以包括单层反射体或多层反射体(例如，反射层和组成层)。多层反射体可以被配置成在给定波长(或波长范围)的光具有一定的反射率，反射率至少部分地取决于多层反射体的层的材料选择、厚度和数目。换句话说，个人可以仔细选择多层反射体的层的材料、厚度和数目，以及任选地选择多层反射体与一个或更多个其他层的相互作用，使得多层反射体可以反射一定波长(或波长范围)的光，以产生期望的结构颜色。光学元件可以包括至少一个反射层和至少两个相邻的组成层，其中相邻的组成层(例如，和非基部反射层，当存在时)具有不同的折射率。组成层和非基部反射层(当存在时)的相邻层的折射率的差可以是约0.0001百分比至50百分比、约0.1百分比至40百分比、约0.1百分比至30百分比、约0.1百分比至20百分比、约0.1百分比至10百分比(以及其间的其他范围(例如，范围可以是以0.0001百分比至5百分比为增量))。折射率至少部分地取决于组成层的材料，并且可以在从1.3至2.6的范围内。
反射层和组成层的组合可以包括2个至20个层、2个至15个层、2个至10个层、2个至6个层或2个至4个层。反射层或组成层中的每一层可以具有这样的厚度，所述厚度是待反射的光的波长的约四分之一，以产生期望的结构颜色。反射层或组成层中的每一层可以具有约10纳米至500纳米或约90纳米至200纳米的厚度。光学元件可以具有至少两个组成层，其中相邻的组成层具有不同的厚度，并且任选地具有相同或不同的折射率。
光学元件可以包括单层滤光体或多层滤光体。多层滤光体相消地干涉射在物品上的光，其中光的相消干涉以及任选地与光学元件的一个或更多个其他层或结构(例如，多层反射体、纹理化结构)的相互作用赋予结构颜色。在这点上，多层滤光体的层可以被设计成(例如，层的材料选择、厚度、数目及类似参数)使得单一波长的光或特定波长范围的光构成结构颜色。例如，光的波长范围可以被限制为在单个波长的正负30百分比内，或者在单个波长的正负20百分比内，或者在单个波长的正负10百分比内，或者在单个波长的正负5百分比内的范围。波长范围可以更宽，以产生更加虹彩色的结构颜色。
反射层和/或组成层可以包括多个层，其中每一层独立地包括选自以下的材料：过渡金属、准金属、镧系元素和锕系元素以及它们的氮化物、氮氧化物、硫化物、硫酸盐、硒化物和碲化物，以及本文描述的其他材料。反射层和/或组成层可以是钛、铝、银、锆、铬、镁、硅、金、铂及其组合以及它们各自的氧化物。组成层的材料可以被选择以提供一定的折射率，该折射率当任选地与光学元件的其他层组合时，实现期望的结果。组成层的一个或更多个层可以由液晶制成。组成层中的每一层可以由液晶制成。组成层的一个或更多个层可以由诸如二氧化硅、二氧化钛、硫化锌、氟化镁、五氧化二钽、氧化铝或其组合的材料制成。组成层中的每一层可以由诸如二氧化硅、二氧化钛、硫化锌、氟化镁、五氧化二钽、氧化铝或其组合的材料制成。为了改善层之间的粘附，金属层与由相同金属形成的金属氧化物层相邻。例如，Ti和TiOx可以彼此相邻地定位，以改善粘附。
光学元件可以是无色的(例如，没有颜料或染料添加到结构或其层)、有色的(例如，颜料和/或染料被添加到结构或其层(例如，深色或黑色))。光学元件被布置在其上的部件的表面可以是无色的(例如，没有颜料或染料添加到材料)、有色的(例如，颜料和/或染料被添加到材料(例如，深色或黑色))、反射的和/或透明的(例如，75百分比或更大的百分比透光率)。
反射层和/或组成层可以以逐层的方式形成，其中每一层具有不同的折射率。反射层和组成层中的每一层可以使用已知的技术形成，诸如上文和本文描述的那些技术。
如上文提及的，光学元件可以包括除了反射层和组成层之外的一个或更多个层。光学元件具有第一侧面(例如，具有表面的侧面)和第二侧面(例如，具有表面的侧面)，其中第一侧面或第二侧面邻近部件的表面。光学元件的一个或更多个其他层可以在光学元件的第一侧面和/或第二侧面上。例如，光学元件可以包括顶层(例如，非化学计量的金属层)、保护层和/或聚合物层，诸如热塑性聚合物层，其中保护层和/或聚合物层可以在光学元件的第一侧面和第二侧面中的一个或两个上。任选的其他层中的一个或更多个可以包括纹理化表面。可选择地或另外地，光学元件的一个或更多个反射层和/或一个或更多个组成层可以包括纹理化表面。
关于顶层，顶层可以具有第一特性，其中第一特性可以是亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性。诸如水、油、来自皮肤的油、环境碎片及类似物的物质可以变得布置在光学层的表面上，并且因此改变结构颜色。第一特性可以有效地减少光学元件上外来物质的出现，这些外来物质可能分散光学元件的外观和/或结构颜色。
顶层可以由非化学计量的金属氧化物诸如TiOx、SiOx、ZrO2或ZrOx制成，其中x小于2、任选地约1至小于2、或任选地约1.8。顶层可以是透明的，并且不是不透明的。顶层可以具有至少60百分比、至少70百分比或至少80百分比的最小百分比透光率。顶层具有的厚度使得足够的光穿进和穿出光学元件以产生结构颜色。顶层可以具有约60纳米或更小、约50纳米或更小、40纳米或更小、约30纳米或更小、或约20纳米或更小的厚度。例如，顶层的厚度可以是5纳米至60纳米或约10纳米至50纳米。
顶层可以使用已知技术形成，这些技术诸如物理气相沉积、电子束沉积、原子层沉积、分子束外延、阴极电弧沉积、脉冲激光沉积、溅射沉积(例如，射频、直流、反应性、非反应性)、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积以及湿化学技术诸如逐层沉积、溶胶-凝胶沉积、Langmuir blodgett以及类似技术。形成顶层的方法可以包括当沉积顶层以形成非化学计量的金属氧化物时控制O2的量。用一定量的O2和其他材料(例如，金属源)对形成非化学计量的金属氧化物进行控制是动态的，因为它可以在形成非化学计量的金属氧化物期间以及根据所使用的金属和所使用的***/装置而变化。
保护层可以布置在组成层的第一侧面和/或第二侧面上以保护组成层。保护层比组成层更耐用或更耐磨。保护层对可见光是光学透明的。保护层可以在光学元件的第一侧面上以保护组成层。保护层的全部或一部分可以包括染料或颜料，以便改变结构颜色的外观。保护层可以包括二氧化硅、玻璃、金属氧化物的组合或聚合物的混合物。保护层可以具有约3纳米至1毫米的厚度。
保护层可以使用物理气相沉积、化学气相沉积、脉冲激光沉积、蒸发沉积、溅射沉积(例如，射频、直流、反应性、非反应性)、等离子体增强化学气相沉积、电子束沉积、阴极电弧沉积、低压化学气相沉积以及湿化学技术诸如逐层沉积、溶胶-凝胶沉积、Langmuirblodgett以及类似技术形成。可选择地或另外，保护层可以通过喷涂、浸涂、刷涂、旋涂、刮刀涂覆及类似方式来施加。
聚合物层可以布置在光学元件的第一侧面和/或第二侧面上。诸如例如，当物品不包括粘附光学元件的热塑性材料时，聚合物层可以被用于将光学元件布置到物品上。聚合物层可以包括聚合物粘合剂材料，诸如热熔粘合剂。聚合物层可以是热塑性材料并且可以包括一个或更多个层。热塑性材料可以是本文描述的热塑性材料中的任何一种。聚合物层可以使用多种方法诸如旋涂、浸涂、刮刀涂覆等来施加。聚合物层可以具有约3纳米至1毫米的厚度。
如上文描述的，本公开内容的一种或更多种实施方案提供了在物品的部件的侧面上并入光学元件(例如，单个或多层结构)以赋予结构颜色的物品。光学元件可以布置到物品的侧面的热塑性材料上，并且物品的该侧面可以包括纺织品，包括包含热塑性材料的纺织品。
已经描述了方面，现在将描述任选的纹理化表面的另外的细节。如本文描述的，部件包括光学元件，并且光学元件可以包括至少一个反射层和至少一个组成层以及任选地纹理化表面。纹理化表面可以是纹理化结构或纹理化层的表面。纹理化表面可以作为光学元件的一部分被提供。例如，光学元件可以包括包含纹理化表面的纹理化层或纹理化结构。纹理化表面可以在光学元件的第一侧面或第二侧面上形成。例如，可以形成或修改反射层和/或组成层的侧面以提供纹理化表面，或者纹理化层或纹理化结构可以附连到光学元件的第一侧面或第二侧面。纹理化表面可以作为部件的一部分被提供，光学元件被布置到该部分。例如，光学元件可以被布置到部件的表面上，其中部件的表面是纹理化表面，或者部件的表面包括附连到该表面的纹理化结构或纹理化层。
纹理化表面(或包括纹理化表面的纹理化结构或纹理化层)可以作为另一种介质诸如转移介质上的特征或另一种介质诸如转移介质的一部分被提供，并且被赋予光学元件的侧面或层或被赋予部件的表面。例如，纹理化表面的镜像或浮凸部形式(relief form)可以设置在转移介质的侧面上，并且转移介质以赋予光学元件或物品纹理化表面的方式接触光学元件的侧面或部件的表面。虽然本文的多种实施方案可以相对于光学元件的纹理化表面来描述，但是将理解的是，纹理化表面或纹理化结构或纹理化层的特征可以以这些方式中的任何一种来赋予。
纹理化表面可以有助于由光学元件产生的结构颜色。如本文描述的，至少部分地由于由物理现象引起的光学效应来赋予结构着色，这些物理现象诸如来自光学元件的光线的散射、衍射、反射、干涉或不均匀折射。纹理化表面(或其镜像或浮凸部)可以包括多于一个轮廓特征和平坦区域或平面区域。包含在纹理化表面中的多于一个轮廓特征(包括轮廓特征的大小、形状、取向、空间布置等)可以影响由光学元件产生的光散射、衍射、反射、干涉和/或折射。包含在纹理化表面中的平坦区域或平面区域(包括该平坦区域或平面区域的大小、形状、取向、空间布置等)可以影响由光学元件产生的光散射、衍射、反射、干涉和/或折射。可以至少部分地通过调节纹理化表面的轮廓特征和/或平坦区域或平面区域的性质中的一种或更多种来设计期望的结构颜色。
轮廓特征可以从平坦区域的侧面延伸，以便在其中提供凸起和/或凹陷的外观。平坦区域可以是平坦的平面区域。轮廓特征可以包括凸起和凹陷的多种组合。例如，轮廓特征可以包括其中具有一个或更多个凹陷的凸起、其中具有一个或更多个凸起的凹陷、其上具有一个或更多个另外的凸起的凸起、其中具有一个或更多个另外的凹陷的凹陷以及类似特征。平坦区域不必是完全平坦的，且可以包括纹理、粗糙度及类似物。平坦区域的纹理可能不会对所赋予的结构颜色有太大影响，如果有影响的话。平坦区域的纹理通常有助于所赋予的结构颜色。为了清楚起见，轮廓特征和平坦区域参考在平坦区域上方延伸的轮廓特征来描述，但是当轮廓特征是纹理化表面中的凹陷时，相反的量度(例如尺寸、形状以及类似量度)可以应用。
纹理化表面可以包括热塑性材料。轮廓特征和平坦区域可以使用热塑性材料形成。例如，当热塑性材料被加热到高于其软化温度时，纹理化表面可以在热塑性材料中形成，诸如通过对热塑性材料进行模制、冲压、印刷、压缩、切割、蚀刻、真空成形等，以在热塑性材料中形成轮廓特征和平坦区域。纹理化表面可以被赋予在热塑性材料的侧面上。纹理化表面可以形成在热塑性材料的层中。轮廓特征和平坦区域可以由相同的热塑性材料或不同的热塑性材料制成。
纹理化表面通常具有沿x轴线延伸的长度尺寸和沿z轴线延伸的宽度尺寸以及沿y轴线延伸的厚度尺寸。纹理化表面具有在沿x轴线和z轴线延伸的第一平面中延伸的大致平面的部分。轮廓特征可以从第一平面向外延伸，以便在平面x上方或下方延伸。轮廓特征可以大致正交于第一平面延伸，或者以与第一平面成大于或小于90度的角度延伸。
关于本文描述的轮廓特征(例如，长度、宽度、高度、直径及类似轮廓特征)的尺寸测量值指的是无机光学元件中以1平方厘米的轮廓特征的平均尺寸测量值。
每个轮廓特征的尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径，取决于轮廓特征的形状)可以在纳米到微米的范围内。纹理化表面可以具有尺寸为约10纳米至约500微米的轮廓特征和/或平坦区域。轮廓特征可以具有在纳米范围内的尺寸，例如从约10纳米至约1000纳米的尺寸。轮廓特征的所有尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径，取决于几何形状)可以在纳米范围内，例如，从约10纳米至约1000纳米。纹理化表面可以具有尺寸为1微米或更小的多于一个轮廓特征。在此上下文中，短语“多于一个轮廓特征”意指约50百分比或更多、约60百分比或更多、约70百分比或更多、约80百分比或更多、约90百分比或更多、或约99百分比或更多的轮廓特征具有在此范围内的尺寸。轮廓特征可以具有约1:2和1:100、或者1:5和1:50、或者1:5和1:10的宽度:高度尺寸比和/或长度:高度尺寸比。
纹理化表面可以具有尺寸在微米尺寸范围内的轮廓特征和/或平坦区域。纹理化表面可以具有尺寸为约1微米至约500微米的轮廓特征和/或平坦区域。轮廓特征的所有尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径，取决于几何形状)可以在微米范围内，例如，从约1微米至约500微米。纹理化表面可以具有尺寸为从约1微米至约500微米的多于一个轮廓特征。在此上下文中，短语“多于一个轮廓特征”意指约50百分比或更多、约60百分比或更多、约70百分比或更多、约80百分比或更多、约90百分比或更多、或约99百分比或更多的轮廓特征具有在此范围内的尺寸。轮廓特征的高度(或者如果是凹陷的话，为深度)可以是约0.1微米和50微米、约1微米至5微米、或者2微米至3微米。轮廓特征可以具有约1:2和1:100、或者1:5和1:50、或者1:5和1:10的宽度:高度尺寸比和/或长度:高度尺寸比。
纹理化表面可以具有多于一个轮廓特征，这些轮廓特征具有在纳米至微米范围内的尺寸大小的混合(例如，一部分轮廓特征在纳米级上，且一部分轮廓特征在微米级上)。纹理化表面可以具有带有混合尺寸比的多于一个轮廓特征。纹理化表面可以具有这样的轮廓特征，该轮廓特征在微米级凸起或凹陷上具有一个或更多个纳米级凸起或凹陷。
轮廓特征可以具有在彼此的三倍内(0.33w≤h≤3w，其中w是轮廓特征的宽度，且h是轮廓特征的高度)的高度尺寸，和宽度尺寸和/或在彼此的三倍内(0.33I≤h≤3I，其中I是轮廓特征的长度，且h是轮廓特征的高度)的高度尺寸和长度尺寸。轮廓特征可以具有从约1:3至约3:1、或约1:2至约2:1、或约1:1.5至约1.5:1、或约1:1.2至约1.2:1、或约1:1的长度:宽度比。轮廓特征的宽度和长度可以大体上相同或不同。
在另一个方面中，纹理化表面可以具有其中至少一个尺寸在中微米范围内和更高(例如，大于500微米)的轮廓特征和/或平坦区域。轮廓特征可以具有大于500微米、大于600微米、大于700微米、大于800微米、大于900微米、大于1000微米、大于2毫米、大于10毫米或更大的至少一个尺寸(例如最大尺寸，诸如长度、宽度、高度、直径及类似尺寸，取决于轮廓特征的几何形状或形状)。例如，轮廓特征的最大尺寸可以在从约600微米至约2000微米、或约650微米至约1500微米、或约700微米至约1000微米的范围内。轮廓特征的尺寸中的至少一个或更多个(例如，长度、宽度、高度、直径，取决于几何形状)可以在微米范围内，而一个或更多个其他尺寸可以在纳米到微米范围内(例如，小于500微米、小于100微米、小于10微米或小于1微米)。纹理化表面可以具有多于一个轮廓特征，这些轮廓特征具有在中微米或更大范围(例如，500微米或更大)内的至少一个尺寸。在此上下文中，短语“多于一个轮廓特征”意指约50百分比或更多、约60百分比或更多、约70百分比或更多、约80百分比或更多、约90百分比或更多、或约99百分比或更多的轮廓特征具有大于500微米的至少一个尺寸。特别地，轮廓特征的长度和宽度中的至少一个大于500微米，或者轮廓特征的长度和宽度两者均大于500微米。在另一个实例中，轮廓特征的直径大于500微米。在另一个实例中，当轮廓特征是不规则形状时，最长尺寸大于500微米。
在方面中，轮廓特征的高度可以大于50微米。在此上下文中，短语“多于一个轮廓特征”意指约50百分比或更多、约60百分比或更多、约70百分比或更多、约80百分比或更多、约90百分比或更多、或约99百分比或更多的轮廓特征具有大于50微米的高度。轮廓特征的高度可以是50微米、约60微米、约70微米、约80微米、约90微米、或约100微米至约60微米、约70微米、约80微米、约90微米、约100微米、约150微米、约250微米、约500微米或更大。例如，该范围可以包括50微米至500微米、约60微米至250微米、约60微米至约150微米及类似范围。一个或更多个其他尺寸(例如，长度、宽度、直径或类似尺寸)可以在纳米到微米的范围内(例如，小于500微米、小于100微米、小于10微米或小于1微米)。特别地，轮廓特征的长度和宽度中的至少一个小于500微米，或者轮廓特征的长度和宽度两者均小于500微米，而高度大于50微米。一个或更多个其他尺寸(例如，长度、宽度、直径或类似尺寸)可以在微米到毫米的范围内(例如，大于500微米至10毫米)。
每个轮廓特征的尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径，取决于轮廓特征的形状)可以在纳米到微米的范围内。纹理化表面可以具有尺寸为约10纳米至约500微米或更大(例如，约1毫米、约2毫米、约5毫米或约10毫米)的轮廓特征和/或平坦区域。轮廓特征的至少一个尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径，取决于几何形状)可以在纳米范围内(例如，从约10纳米至约1000纳米)，而至少一个其他尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径，取决于几何形状)可以在微米范围内(例如，5微米至500微米或更大(例如，约1毫米至10毫米))。纹理化表面可以具有多于一个轮廓特征，这些轮廓特征具有在纳米范围(例如，约10纳米至1000纳米)中的至少一个尺寸和在微米范围(例如，5微米至500微米或更大)中的另一个尺寸。在此上下文中，短语“多于一个轮廓特征”意指约50百分比或更多、约60百分比或更多、约70百分比或更多、约80百分比或更多、约90百分比或更多、或约99百分比或更多的轮廓特征具有在纳米范围内的至少一个尺寸和在微米范围内的至少一个尺寸。特别地，轮廓特征的长度和宽度中的至少一个在纳米范围内，而轮廓特征的长度和宽度中的另一个在微米范围内。
在方面中，轮廓特征的高度可以大于250纳米。在此上下文中，短语“多于一个轮廓特征”意指约50百分比或更多、约60百分比或更多、约70百分比或更多、约80百分比或更多、约90百分比或更多、或约99百分比或更多的轮廓特征具有大于250纳米的高度。轮廓特征的高度可以是250纳米、约300纳米、约400纳米或约500纳米，至约300纳米、约400纳米、约500纳米或约1000纳米或更大。例如，该范围可以是250纳米至约1000纳米、约300纳米至500纳米、约400纳米至约1000纳米及类似范围。一个或更多个其他尺寸(例如，长度、宽度、直径或类似尺寸)可以在微米到毫米的范围内(例如，大于500微米至10毫米)。特别地，轮廓特征的长度和宽度中的至少一个在纳米范围内(例如，约10纳米至1000纳米)，并且另一个在微米范围内(例如，5微米至500微米或更大)，而高度大于250纳米。
轮廓特征可以具有一定的空间布置。轮廓特征的空间布置可以是均匀的，诸如均匀间隔开的或形成图案。空间布置可以是无规的。相邻的轮廓特征可以间隔约10纳米至500纳米、间隔约100纳米至1000纳米、间隔约1微米至100微米或间隔约5微米至100微米。相邻的轮廓特征可以彼此重叠或彼此相邻，因此很少或没有平坦区域定位在它们之间。期望的间距可以至少部分地取决于轮廓结构的大小和/或形状以及期望的结构颜色效应。
轮廓特征可以具有一定的横截面形状(相对于平行于第一平面的平面)。纹理化表面可以具有带有相同或相似横截面形状的多于一个轮廓特征。纹理化表面具有带有不同横截面形状的混合的多于一个轮廓特征。轮廓特征的横截面形状可以包括多边形(例如，正方形或三角形或矩形横截面)、圆形、半圆形、管状、椭圆形、无规的、高纵横比和低纵横比、重叠的轮廓特征以及类似形状。
轮廓特征(例如，约10纳米至500微米)可以包括上部平坦表面。轮廓特征(例如，约10纳米至500微米)可以包括上部凹弯曲表面。凹弯曲表面可以在最高点的任一侧对称地延伸。凹弯曲表面可以在最高点的仅50百分比对称地延伸。轮廓特征(例如，约10纳米至500微米)可以包括上部凸弯曲表面。弯曲表面可以在最高点的任一侧对称地延伸。弯曲表面可以在最高点的仅50百分比对称地延伸。
轮廓特征可以包括来自纹理化表面的突出部。轮廓特征可以包括在纹理化表面中形成的凹口(中空区域)。轮廓特征可以具有平滑弯曲的形状(例如，具有弯曲拐角的多边形横截面)。
轮廓特征(无论是突出部还是凹陷)可以是近似圆锥形或截头圆锥形的(即，凸起或凹口可以具有水平地或对角地平坦化的顶部)或者具有近似部分球形的表面(例如，分别具有大体上均匀的曲率半径的凸表面或凹表面)。
轮廓特征可以具有在与纹理化表面的第一平面形成一定角度的方向上延伸的一个或更多个边(side)或边缘。第一平面与轮廓特征的边或边缘之间的角度为约45度或更小、约30度或更小、约25度或更小、或约20度或更小。一个或更多个边或边缘可以在线性或平面取向上延伸，或者可以是弯曲的，使得角度随着距第一平面的距离而变化。轮廓特征可以具有包括台阶和/或平坦侧面的一个或更多个侧面。轮廓特征可以具有一个或更多个侧面(或其部分)，该一个或更多个侧面可以正交于或垂直于纹理化表面的第一平面，或者以与第一平面成约10度至89度的角度延伸(90度为垂直于或正交于第一平面)。轮廓特征可以具有带有台阶状构造的侧面，其中侧面的部分可以平行于纹理化表面的第一平面或者具有约1度至179度的角度(0度为平行于第一平面)。
纹理化表面可以具有带有变化的形状的轮廓特征(例如，轮廓特征可以在轮廓特征之中在形状、高度、宽度和长度上变化)或者具有带有大体上均匀的形状和/或尺寸的轮廓特征。由纹理化表面产生的结构颜色可以至少部分地由轮廓特征的形状、尺寸、间距及类似参数来确定。
轮廓特征可以被成形为使得产生表面的一部分(例如，约25百分比至50百分比或更多)，当光垂直于纹理化表面的第一平面入射时，该部分大约垂直于入射光。轮廓特征可以成形为使得产生表面的一部分(例如，约25百分比至50百分比或更多)，当光与纹理化表面的第一平面成高达45度的角度入射时，该部分大约垂直于入射光。
纹理化表面上的轮廓特征的空间取向可以用于产生结构颜色，或者影响结构颜色在不同视角变换的程度。纹理化表面上的轮廓特征的空间取向可以是随机图案、半随机图案或呈设定的图案。轮廓特征的设定的图案是一定区域(例如，取决于轮廓特征的尺寸，约50平方纳米至约10平方毫米(例如，包括约50纳米和约10毫米之间的任何增量))中轮廓特征的已知的设置或配置。轮廓特征的半随机图案是在一定区域(例如，约50平方纳米至10平方毫米)中具有一些偏差(例如，与设定图案偏差1％至15％)的轮廓特征的已知设置，而随机轮廓特征存在于该区域中，但是轮廓特征的图案是可辨别的。区域中轮廓特征的随机空间取向在一定区域(例如，约50平方纳米至10平方毫米)中不产生可辨别的图案。
轮廓特征的空间取向可以是周期性的(例如，完全或部分)或非周期性的。轮廓特征的周期性空间取向是以一定间隔的重复图案。轮廓特征的周期性空间取向的周期性可以取决于轮廓特征的尺寸，但是通常是从约50纳米至100微米的周期性。例如，当轮廓特征的尺寸是亚微米时，轮廓特征的周期性空间取向的周期性可以在50纳米至500纳米的范围内或在100纳米至1000纳米的范围内。在另一个实例中，当轮廓特征的尺寸处于微米级时，轮廓特征的周期性空间取向的周期性可以在10微米至500微米的范围内或在10微米至1000微米的范围内。轮廓特征的全周期性图案指示整个图案呈现出周期性，而部分周期性指示不到全部的图案呈现出周期性(例如，约70百分比-99百分比的周期性被保留)。轮廓特征的非周期性空间取向不是周期性的，并且基于轮廓特征的尺寸不显示出周期性，特别地，在轮廓特征的尺寸为亚微米的50纳米至500纳米的范围或100纳米至1000纳米的范围内没有周期性，或者在轮廓特征的尺寸在微米范围内的10微米至500微米的范围或10微米至1000微米的范围内没有周期性。
在一个方面中，纹理化表面上的轮廓特征的空间取向可以被设定为减少失真效应，例如由一个轮廓特征与另一个轮廓特征关于物品的结构颜色的干涉所产生的失真效应。由于轮廓特征的形状、尺寸、相对取向可以在纹理化表面上相当大地变化，因此可以适当地确定具有轮廓特征的特定区域(例如，在微米范围内或约1平方微米至10平方微米内)的期望间距和/或相对定位。如本文所论述的，轮廓特征的形状、尺寸、相对取向影响反射层和/或组成层的外形，因此在设计纹理层的纹理化侧面时，无机光学元件(例如，反射层和组成层)中的层的尺寸(例如，厚度)、折射率、数目被考虑。
轮廓特征在纹理化表面的特定区域上(例如，在微米范围内或约1至10平方微米至平方厘米范围内或约0.5平方厘米至5平方厘米内，以及其中的所有范围增量)相对于彼此位于几乎无规的位置中，其中无规性不会破坏产生结构颜色的目的。换句话说，无规性与轮廓特征的间距、形状、尺寸和相对取向；层(例如，反射层、组成层)的尺寸(例如，厚度)、折射率和数目等相一致，目的是实现结构颜色。
轮廓特征在纹理化表面的特定区域上以设定的方式相对于彼此定位，以实现产生结构颜色的目的。轮廓特征的相对位置不一定遵循图案，但可以遵循与期望的结构颜色一致的图案。如上文及本文所提到的，与轮廓特征、平坦区域和反射层和/或组成层相关的多种参数可以用于使轮廓特征以设定的方式相对于彼此定位。
纹理化表面可以包括可以形成光栅(例如，衍射光栅)、光子晶体结构、选择性反射镜结构(selective mirror structure)、晶体纤维结构、变形的矩阵结构、螺旋盘绕结构、表面光栅结构及其组合的微米级和/或纳米级轮廓特征。纹理化表面可以包括微米级和/或纳米级轮廓特征，这些轮廓特征形成具有周期性或非周期性设计结构的光栅，以赋予结构颜色。微米级轮廓特征和/或纳米级轮廓特征可以具有轮廓特征的峰谷图案和/或平坦区域，以产生期望的结构颜色。光栅可以是小阶梯光栅。
光学元件中纹理化表面的轮廓特征和平坦区域可以表现为在每一层(例如，反射层和/或组成层)中的拓扑结构起伏。例如，参考图2A和图2B，光学元件200包括具有多于一个轮廓特征222和平坦区域224的纹理化结构220。如本文描述的，轮廓特征222中的一个或更多个可以是从纹理化结构220的表面的凸起(如图2A中所示)，和/或轮廓特征222中的一个或更多个可以是纹理化结构220的表面中的凹陷(如图2B中所示)。一个或更多个组成层240布置在反射层230上，其中反射层230布置在具有轮廓特征222和平坦区域224的纹理化结构220的侧面或表面上。在一些实施方案中，反射层和一个或更多个组成层240的所得到的拓扑结构不同于纹理化结构220的拓扑结构，而是反射层230和一个或更多个组成层240可以具有凸起区域或凹陷区域242，凸起区域或凹陷区域242相对于平面区域244的高度凸起或凹陷，并且凸起区域或凹陷区域242大致对应于纹理化结构220的轮廓特征222的位置。反射层230和一个或更多个组成层240还具有大致对应于纹理化结构220的平坦区域224的位置的平面区域244。由于凸起区域或凹陷区域242和平面区域244的存在，反射层230和组成层240的所得到的整体拓扑结构可以是具有波状或波浪形结构的拓扑结构。轮廓特征的尺寸、形状和间距连同组成层的层数、每个层的厚度、每个层的折射率以及材料的类型可以用于产生导致特定结构颜色的光学元件。尽管未示出，但是底漆层可以在形成光学元件之前被布置在纹理化表面上。
虽然在一些实施方案中，纹理化表面可以产生结构颜色或者可以影响结构颜色在不同视角变换的程度，但是在其他实施方案中，“纹理化表面”或者具有纹理的表面可以不产生结构颜色，或者可以不影响结构颜色在不同视角变换的程度。结构颜色可以通过设计具有或没有纹理化表面的无机光学元件来产生。结果，无机光学元件可以包括具有尺寸在纳米到毫米范围内的轮廓元件的纹理化表面，但是结构颜色或结构颜色的变换不归因于纹理化表面的存在或不存在。换句话说，无论纹理化表面是否存在，无机光学元件都赋予相同的结构颜色。纹理化表面的设计可以被配置成不影响由无机光学元件赋予的结构颜色，或者不影响由无机光学元件赋予的结构颜色的变换。可以选择轮廓特征的形状、形状的尺寸、轮廓特征相对于彼此的空间取向及类似参数，使得纹理化表面不影响归因于无机光学元件的结构颜色。
可以比较由第一无机光学元件和第二无机光学元件赋予的结构颜色，其中第一无机光学元件和第二无机光学元件之间的唯一差异是，第一无机光学元件包括纹理化表面。可以以相同的相对角度对第一无机光学元件和第二无机光学元件中的每一个执行颜色测量，其中颜色测量的比较可以确定什么变化(如果有的话)与纹理化表面的存在相关。例如，在第一观察角度，结构颜色是第一无机光学元件的第一结构颜色，并且在第一观察角度，结构颜色是第二无机光学元件的第二结构颜色。根据CIE 1976颜色空间在给定照明条件下，可以获得第一颜色测量值并且其具有坐标L1*和a1*及b1*，同时可以获得第二颜色测量值并且其具有坐标L2*和a2*及b2*。
当第一颜色测量值和第二颜色测量值之间的ΔE*ab小于或等于约2.2或者小于或等于约3时，与第一颜色测量值相关联的第一结构颜色和与第二颜色测量值相关联的第二结构颜色对于普通观察者来说是相同的或没有可感知的不同(例如，纹理化表面不会导致或不改变结构颜色超过20百分比、10百分比或5百分比)。当第一颜色测量值和第二颜色测量值之间的ΔE*ab大于3或任选地大于约4或5时，与第一颜色测量值相关联的第一结构颜色和与第二颜色测量值相关联的第二结构颜色对于普通观察者来说是不同的或可感知的不同(例如，纹理化表面确实导致或确实改变结构颜色超过20百分比、10百分比或5百分比)。
在另一种方法中，当值L1*和L2*、a1*和a2*以及b1*和b2*中的一个或更多个之间的百分比差异小于20百分比时，与第一颜色测量值相关联的第一结构颜色和与第二颜色测量值相关联的第二结构颜色对于普通观察者来说是相同的或没有可感知的不同(例如，纹理化表面不导致或不改变结构颜色小于20百分比、10百分比或5百分比)。当值L1*和L2*、a1*和a2*以及b1*和b2*中的一个或更多个之间的百分比差异大于20百分比时，与第一颜色测量值相关联的第一结构颜色和与第二颜色测量值相关联的第二结构颜色对于普通观察者来说是不同的或可感知的不同(例如，纹理化表面不导致或不改变结构颜色超过20百分比、10百分比或5百分比)。
在另一种情况下，由第一无机光学元件和第二无机光学元件赋予的结构颜色可以以无机光学元件上的入射光的不同角度或以不同观察角度进行比较，其中第一无机光学元件和第二无机光学元件之间的唯一差异是，第一无机光学元件包括纹理化表面。可以以不同角度(例如，约-15度和180度或者约-15度和+60度的角度，并且它们彼此间隔至少15度)对第一无机光学元件和第二无机光学元件中的每一个执行颜色测量，其中颜色测量值的比较可以确定在不同角度的什么变化(如果有的话)与纹理化表面的存在相关。例如，在第一观察角度，结构颜色是第一无机光学元件的第一结构颜色，并且在第二观察角度，结构颜色是第二无机光学元件的第二结构颜色。根据CIE 1976颜色空间在给定照明条件下，可以获得第一颜色测量值并且其具有坐标L1*和a1*及b1*，同时可以获得第二颜色测量值并且其具有坐标L2*和a2*及b2*。
当第一颜色测量值和第二颜色测量值之间的ΔE*ab小于或等于约2.2或者小于或等于约3时，与第一颜色测量值相关联的第一结构颜色和与第二颜色测量值相关联的第二结构颜色对于普通观察者来说是相同的或没有可感知的不同(例如，基于无机光学元件上的入射光的不同角度或不同的观察角度，纹理化表面不会导致或不改变结构颜色)。当第一颜色测量值和第二颜色测量值之间的ΔE*ab大于3或任选地大于约4或5时，与第一颜色测量值相关联的第一结构颜色和与第二颜色测量值相关联的第二结构颜色对于普通观察者来说是不同的或可感知的不同(例如，在无机光学元件上的入射光的不同角度或不同的观察角度，纹理化表面确实导致或确实改变结构颜色)。
在另一种方法中，当值L1*和L2*、a1*和a2*以及b1*和b2*中的一个或更多个之间的百分比差异小于20百分比时，与第一颜色测量值相关联的第一结构颜色和与第二颜色测量值相关联的第二结构颜色对于普通观察者来说是相同的或没有可感知的不同(例如，在无机光学元件上的入射光的不同角度或不同的观察角度，纹理化表面确实导致或确实改变结构颜色超过20百分比、10百分比或5百分比)。当值L1*和L2*、a1*和a2*以及b1*和b2*中的一个或更多个之间的百分比差异大于20百分比时，与第一颜色测量值相关联的第一结构颜色和与第二颜色测量值相关联的第二结构颜色对于普通观察者来说是不同的或可感知的不同(例如，在无机光学元件上的入射光的不同角度或不同的观察角度，纹理化表面确实导致或确实改变结构颜色超过20百分比、10百分比或5百分比)。
在另一种实施方案中，结构颜色可以由没有纹理化表面的无机光学元件赋予。光学元件的层的表面在微米级(例如，约1微米至500微米)和/或纳米级(例如，约50纳米至500纳米)是大体上平坦的(或大体上三维平坦的平面表面)或平坦的(或三维平坦的平面表面)。关于大体上平坦或大体上平面，表面可以包括一些微小的拓扑结构特征(例如，纳米级和/或微米级)，诸如可能由于无意的缺陷、无意的轻微起伏、其他由所使用的设备和/或工艺等引起的无意地引入的拓扑结构特征(例如，层的平面上方的延伸部或层的平面下方或层的平面内的凹陷)引起的那些拓扑结构特征。拓扑结构特征不类似于纹理化表面的轮廓特征。此外，大体上平坦的(或大体上三维平坦的)平面表面或平坦的(或三维平坦的)平面表面可以包括随着光学元件的尺寸增加的曲率，例如约500微米或更大、约10毫米或更大、约10厘米或更大，这取决于无机光学元件的尺寸，只要表面是平坦的或大体上平坦的并且该表面仅包括一些微小的拓扑结构特征。
图2C是大体上平坦的(或大体上三维平坦的平面表面)或平坦的(或三维平坦的平面表面)无机光学元件300的截面图示。无机光学元件300包括布置在平坦的或三维平坦的平面表面结构320上的一个或更多个组成层340，并且然后反射层330和一个或更多个组成层345被布置在前面的层上。构成组成层和反射层的材料、组成层的层数、反射层、每个层的厚度、每个层的折射率及类似参数，可以产生导致特定结构颜色的无机光学元件。
提供了关于本文提及的聚合物材料的另外的细节，例如关于以下描述的聚合物：物品、物品的部件、结构、层、膜、囊、泡沫、底漆层、涂层及类似物。聚合物可以是热固性聚合物或热塑性聚合物。聚合物可以是弹性聚合物，包括弹性热固性聚合物或弹性热塑性聚合物。聚合物可以选自：聚氨酯(包括弹性聚氨酯、热塑性聚氨酯(TPU)和弹性TPU)、聚酯、聚醚、聚酰胺、乙烯基聚合物(例如乙烯醇、乙烯酯、乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯等的共聚物)、聚丙烯腈、聚苯醚、聚碳酸酯、聚脲、聚苯乙烯、其共聚物(包括聚酯-聚氨酯、聚醚-聚氨酯、聚碳酸酯-聚氨酯、聚醚嵌段聚酰胺(PEBA)和苯乙烯嵌段共聚物)及其任何组合，如本文描述的。聚合物可以包括选自由以下组成的组的一种或更多种聚合物：聚酯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯、每一种的聚烯烃共聚物及其组合。
术语“聚合物”指的是由多于一个被称为单体的重复结构单元形成的化合物。聚合物通常通过聚合反应形成，在聚合反应中，多于一个结构单元变成共价结合在一起。当形成聚合物的单体单元全部具有相同的化学结构时，聚合物是均聚物。当聚合物包含两种或更多种具有不同化学结构的单体单元时，聚合物是共聚物。共聚物类型中的一个实例是三元共聚物，其包括三种不同类型的单体单元。共聚物可以包括两种或更多种无规地分布在聚合物中的不同单体(例如，无规共聚物)。可选择地，包含多于一个第一类型的单体的一个或更多个嵌段可以结合到包含多于一个第二类型的单体的一个或更多个嵌段，形成嵌段共聚物。单个单体单元可以包括一个或更多个不同的化学官能团。
具有包括两种或更多种类型的化学官能团的重复单元的聚合物可以被称为具有两个或更多个链段。例如，具有相同化学结构的重复单元的聚合物可以被称为具有重复链段。基于链段的化学结构，链段通常被描述为相对较硬或较软，并且聚合物通常包括在单个单体单元或不同单体单元中彼此结合的相对较硬的链段和相对较软的链段。当聚合物包括重复链段时，物理相互作用或化学键可以存在于链段内或链段之间，或者存在于链段内和链段之间两者。通常被称为硬链段的链段的实例包括包含氨基甲酸酯键的链段，其可以由使异氰酸酯与多元醇反应以形成聚氨酯来形成。通常被称为软链段的链段的实例包括包含烷氧基官能团的链段，诸如包含醚官能团或酯官能团的链段，以及聚酯链段。可以基于链段中存在的官能团的名称(例如聚醚链段、聚酯链段)，以及基于发生反应以便形成链段的化学结构的名称(例如多元醇衍生的链段、异氰酸酯衍生的链段)，来提及链段。当提及特定官能团的链段或该链段衍生自的特定化学结构的链段时，应理解，聚合物可以含有高达10摩尔百分比的其他官能团的链段或衍生自其他化学结构的链段。例如，如本文使用的，聚醚链段应理解为包括高达10摩尔百分比的非聚醚链段。
如先前描述的，聚合物可以是热塑性聚合物。通常，热塑性聚合物在被加热时软化或熔化，并且在冷却时返回至固态。当热塑性聚合物的温度升高到处于或高于其软化温度的温度时，热塑性聚合物从固态转变为软化状态，并且当其温度升高到处于或高于其熔化温度的温度时，热塑性聚合物转变为液态。当充分冷却时，热塑性聚合物从软化状态或液态转变为固态。这样，热塑性聚合物可以通过多次循环被软化或熔化、模制、冷却、再软化或再熔化、再模制和再次冷却。对于无定形热塑性聚合物，固态被理解为高于聚合物的玻璃化转变温度的“橡胶”态。当根据如本文下面描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性聚合物可以具有从约90℃至约190℃的熔化温度，并且包括其中以1度的增量的所有子范围。当根据如本文下面描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性聚合物可以具有从约93℃至约99℃的熔化温度。当根据如本文下面描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性聚合物可以具有从约112℃至约118℃的熔化温度。
玻璃化转变温度是无定形聚合物从相对脆性的“玻璃”态转变为相对较柔性的“橡胶”态的温度。当根据如本文下面描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性聚合物可以具有从约-20℃至约30℃的玻璃化转变温度。当根据如本文下面描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性聚合物可以具有从约-13℃至约-7℃的玻璃化转变温度。当根据如本文下面描述的ASTM D3418-97测定时，热塑性聚合物可以具有从约17℃至约23℃的玻璃化转变温度。
当根据如本文下面描述的ASTM D1238-13在160℃使用2.16千克(kg)的重量进行测试时，热塑性聚合物可以具有从约10立方厘米/10分钟至约30立方厘米/10分钟(cm3/10min)的熔体流动指数。当根据如本文下面描述的ASTM D1238-13在160℃使用2.16kg的重量进行测试时，热塑性聚合物可以具有从约22cm3/10min至约28cm3/10min的熔体流动指数。
当根据如本文下面描述的冷鞋底物料屈折测试在热塑性聚合物的热成型基板上测试时，热塑性聚合物可以具有约120,000至约180,000次循环的冷鞋底物料屈折测试结果而没有开裂或白化。当根据如本文下面描述的冷鞋底物料屈折测试在热塑性聚合物的热成型基板上测试时，热塑性聚合物可以具有约140,000至约160,000次循环的冷鞋底物料屈折测试结果而没有开裂或白化。
当在本文下面描述的修改的情况下根据用于硫化橡胶和热塑性橡胶以及热塑性弹性体-拉伸(Vulcanized Rubber and Thermoplastic Rubbers and ThermoplasticElastomers-Tension)的ASTM D412-98标准测试方法在热成型基板上测定时，热塑性聚合物可以具有约5兆帕(MPa)至约100MPa的模量。当在本文下面描述的修改的情况下根据用于硫化橡胶和热塑性橡胶以及热塑性弹性体-拉伸的ASTM D412-98标准测试方法在热成型基板上测定时，热塑性聚合物可以具有从约20MPa至约80MPa的模量。
聚合物可以是热固性聚合物。如本文使用的，“热固性聚合物”被理解为指的是不能被加热并熔化的聚合物，因为其熔化温度处于或高于其分解温度。“热固性材料”指的是包含至少一种热固性聚合物的材料。热固性聚合物和/或热固性材料可以使用热能和/或光化辐射(例如紫外线辐射、可见光辐射、高能辐射、红外线辐射)由前体(例如未固化或部分固化的聚合物或材料)来制备，以形成不再保持完全热塑性的部分固化或完全固化的聚合物或材料。在一些情况下，固化或部分固化的聚合物或材料可以保持热弹性性质，因为可以在升高的温度和/或压力部分地软化和模制聚合物或材料，但是不可能熔化聚合物或材料。例如，可以通过使用高压和/或催化剂来促进固化。在许多实例中，固化过程是不可逆的，因为其导致前体的交联反应和/或聚合反应。未固化或部分固化的聚合物或材料在固化前可以是可延展的或液态的。在一些情况下，未固化或部分固化的聚合物或材料可以被模制成它们的最终形状，或者被用作粘合剂。在硬化后，热固性聚合物或热固性材料不能再熔化以再成形。纹理化表面可以通过使未固化的前体材料部分或完全固化以锁定纹理化表面来形成。
聚氨酯
聚合物可以是聚氨酯，诸如热塑性聚氨酯(也被称为“TPU”)。可选择地，聚合物可以是热固性聚氨酯。另外，聚氨酯可以是弹性聚氨酯，包括弹性TPU或弹性热固性聚氨酯。弹性聚氨酯可以包括硬链段和软链段。硬链段可以包括氨基甲酸酯链段(例如异氰酸酯衍生的链段)或由氨基甲酸酯链段组成。软链段可以包括烷氧基链段(例如，包括聚醚链段、或聚酯链段或聚醚链段和聚酯链段的组合的多元醇衍生的链段)或由烷氧基链段组成。聚氨酯可以包括具有重复硬链段和重复软链段的弹性聚氨酯或基本上由这样的弹性聚氨酯组成。
聚氨酯中的一种或更多种可以通过使一种或更多种异氰酸酯与一种或更多种多元醇聚合以产生具有氨基甲酸酯键(-N(CO)O-)的聚合物链来产生，如下面的式1中所示，其中所述异氰酸酯各自优选地包括每分子两个或更多个异氰酸酯(-NCO)基团，诸如每分子2、3或4个异氰酸酯基团(尽管也可以任选地包括单官能的异氰酸酯，例如作为链终止单元)。
Figure BDA0003276714210000571
每个R1基团和R2基团独立地是脂族基团或芳族基团。任选地，每个R2可以是相对亲水性的基团，包括具有一个或更多个羟基基团的基团。
另外，异氰酸酯还可以用一种或更多种扩链剂来扩链，以桥接两种或更多种异氰酸酯，增加硬链段的长度。这可以产生如下文式2中所示的聚氨酯聚合物链，其中R3包括扩链剂。如同每个R1和R2一样，每个R3独立地是脂族官能团或芳族官能团。
Figure BDA0003276714210000572
式1和式2中的每个R1基团可以基于所使用的特定的异氰酸酯而独立地包括具有从3至30个碳原子的直链或支链的基团，并且可以是脂族的、芳族的，或者包括脂族部分和芳族部分的组合。术语“脂族”指的是不包括具有离域π电子的环共轭的环体系(cyclicallyconjugated ring system)的、饱和或不饱和的有机分子或分子的部分。相比之下，术语“芳族”指的是具有带有离域π电子的环共轭的环体系的有机分子或分子的部分，其呈现出比具有定域π电子的假想环体系更大的稳定性。
基于形成聚合物的反应物化合物或单体的总重量，每个R1基团可以以按重量计约5百分比至约85百分比、按重量计从约5百分比至约70百分比、或按重量计从约10百分比至约50百分比的量存在。
在脂族实施方案中(来自脂族异氰酸酯)，每个R1基团可以包括直链脂族基团、支链脂族基团、脂环族基团或其组合。例如，每个R1基团可以包括具有从3至20个碳原子的直链或支链的亚烷基基团(例如，具有从4至15个碳原子的亚烷基，或具有从6至10个碳原子的亚烷基)、一个或更多个具有从3至8个碳原子的亚环烷基基团(例如，环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基)及其组合。如本文使用的，术语“烯烃”或“亚烷基”指的是二价的烃。当与术语Cn结合使用时，其意指烯烃或亚烷基基团具有“n”个碳原子。例如，C1-6亚烷基指的是具有例如1、2、3、4、5或6个碳原子的亚烷基基团。
用于产生聚氨酯聚合物链的合适的脂族二异氰酸酯的实例包括六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、亚丁基二异氰酸酯(BDI)、二异氰酸基环己基甲烷(HMDI)、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、二异氰酸基甲基环己烷、二异氰酸基甲基三环癸烷、降冰片烷二异氰酸酯(NDI)、环己烷二异氰酸酯(CHDI)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、二异氰酸基十二烷、赖氨酸二异氰酸酯及其组合。
异氰酸酯衍生的链段可以包括衍生自脂族二异氰酸酯的链段。大部分异氰酸酯衍生的链段可以包括衍生自脂族二异氰酸酯的链段。至少90％的异氰酸酯衍生的链段衍生自脂族二异氰酸酯。异氰酸酯衍生的链段可以基本上由衍生自脂族二异氰酸酯的链段组成。脂族二异氰酸酯衍生的链段可以大体上(例如，约50百分比或更多、约60百分比或更多、约70百分比或更多、约80百分比或更多、约90百分比或更多)衍生自直链的脂族二异氰酸酯。至少80％的脂族二异氰酸酯衍生的链段可以衍生自不含侧链的脂族二异氰酸酯。衍生自脂族二异氰酸酯的链段可以包括具有从2至10个碳原子的直链的脂族二异氰酸酯。
当异氰酸酯衍生的链段衍生自芳族异氰酸酯时，每个R1基团可以包含一个或更多个芳族基团，诸如苯基、萘基、四氢萘基、菲基、亚联苯基(biphenylenyl)、茚满基、茚基、蒽基和芴基。除非另有说明，否则芳族基团可以是未被取代的芳族基团或被取代的芳族基团，并且还可以包括杂芳族基团。“杂芳族”指的是单环或多环的(例如，稠合双环和稠合三环的)芳族环体系，其中一至四个环原子选自氧、氮或硫，并且其余的环原子是碳，并且其中该环体系通过任何环原子连接到分子的其余部分。合适的杂芳基基团的实例包括吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、噻唑基、四唑基、噁唑基、异噁唑基、噻二唑基、噁二唑基、呋喃基、喹啉基、异喹啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基和苯并噻唑基基团。
用于产生聚氨酯聚合物链的合适的芳族二异氰酸酯的实例包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、与三羟甲基丙烷(TMP)的TDI加合物、亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、二甲苯二异氰酸酯(XDI)、四甲基二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI)、氢化的二甲苯基二异氰酸酯(HXDI)、萘1,5-二异氰酸酯(NDI)、1,5-四氢萘二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯(PPDI)、3,3'-二甲基二苯基-4,4'-二异氰酸酯(DDDI)、4,4'-二苄基二异氰酸酯(DBDI)、4-氯-1,3-亚苯基二异氰酸酯及其组合。聚合物链可以大体上不含芳族基团。
聚氨酯聚合物链可以由包括HMDI、TDI、MDI、H12脂族化合物及其组合的二异氰酸酯来产生。例如，聚氨酯可以包括一个或更多个由二异氰酸酯产生的聚氨酯聚合物链，所述二异氰酸酯包括HMDI、TDI、MDI、H12脂族化合物及其组合。
根据本公开内容，可以使用至少部分地交联的或可以交联的聚氨酯链。通过使多官能的异氰酸酯反应以形成聚氨酯，可以产生交联的或可交联的聚氨酯链。用于产生聚氨酯链的合适的三异氰酸酯的实例包括与三羟甲基丙烷(TMP)的TDI、HDI和IPDI加合物、缩脲二酮(uretdione)(即二聚异氰酸酯)、聚合MDI及其组合。
式2中的R3基团可以基于所使用的特定扩链剂多元醇而包括具有从2至10个碳原子的直链或支链基团，并且可以是例如脂族、芳族或醚或聚醚。用于产生聚氨酯的合适的扩链剂多元醇的实例包括乙二醇、乙二醇的低级低聚物(例如二乙二醇、三乙二醇和四乙二醇)、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇的低级低聚物(例如，二丙二醇、三丙二醇和四丙二醇)、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、新戊二醇、1,4-环己二甲醇、2-乙基-1,6-己二醇、1-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、二羟基烷基化芳族化合物(例如，氢醌和间苯二酚的双(2-羟乙基)醚、二甲苯-a,a-二醇、二甲苯-a,a-二醇的双(2-羟乙基)醚)及其组合。
式1和式2中的R2基团可以包括聚醚基团、聚酯基团、聚碳酸酯基团、脂族基团或芳族基团。基于反应物单体的总重量，每个R2基团可以以按重量计约5百分比至约85百分比、按重量计从约5百分比至约70百分比、或按重量计从约10百分比至约50百分比的量存在。
聚氨酯的至少一个R2基团包括聚醚链段(即，具有一个或更多个醚基团的链段)。合适的聚醚基团包括但不限于聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚四氢呋喃(polytetrahydrofuran)(PTHF)、聚四亚甲基氧醚(polytetramethylene oxide)(PTMO)及其组合。如本文使用的术语“烷基”指的是含有一至三十个碳原子、例如一至二十个碳原子或一至十个碳原子的直链和支链的饱和烃基。当与术语Cn结合使用时，其意指烷基基团具有“n”个碳原子。例如，C4烷基指的是具有4个碳原子的烷基基团。C1-7烷基指的是具有涵盖整个范围(即，1至7个碳原子)以及所有亚组(例如，1-6、2-7、1-5、3-6、1、2、3、4、5、6和7个碳原子)的碳原子数的烷基基团。烷基基团的非限制性实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基(2-甲基丙基)、叔丁基(1,1-二甲基乙基)、3,3-二甲基戊基和2-乙基己基。除非另有说明，否则烷基基团可以是未被取代的烷基基团或被取代的烷基基团。
在聚氨酯的一些实例中，至少一个R2基团包括聚酯基团。聚酯基团可以衍生自一种或更多种二羟基醇(例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基戊二醇、1,5-二乙二醇、1,5-戊二醇、1,5-己二醇、1,2-十二烷二醇、环己烷二甲醇及其组合)与一种或更多种二羧酸(例如己二酸、琥珀酸、癸二酸、辛二酸、甲基己二酸、戊二酸、庚二酸、壬二酸、硫代二丙酸和柠康酸及其组合)的聚酯化。聚酯基团还可以衍生自聚碳酸酯预聚物，诸如聚(六亚甲基碳酸酯)二醇(poly(hexamethylene carbonate)glycol)、聚(亚丙基碳酸酯)二醇、聚(四亚甲基碳酸酯)二醇和聚(九亚甲基碳酸酯)二醇(poly(nonanemethylene carbonate)glycol)。合适的聚酯可以包括例如聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚(己二酸-1,4-丁二醇酯)、聚(四亚甲基己二酸酯)、聚(六亚甲基己二酸酯)、聚己内酯、聚六亚甲基碳酸酯、聚(亚丙基碳酸酯)、聚(四亚甲基碳酸酯)、聚(九亚甲基碳酸酯)及其组合。
至少一个R2基团可以包括聚碳酸酯基团。聚碳酸酯基团可以衍生自一种或更多种二羟基醇(例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基戊二醇、1,5-二乙二醇、1,5-戊二醇、1,5-己二醇、1,2-十二烷二醇、环己烷二甲醇及其组合)与碳酸亚乙酯的反应。
脂族基团可以是直链的，并且可以包括，例如，具有从1至20个碳原子的亚烷基链或具有从1至20个碳原子的亚烯基链(例如，亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基、亚癸基、亚十一烷基、亚十二烷基、亚十三烷基、亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁烯基、亚戊烯基、亚己烯基、亚庚烯基、亚辛烯基、亚壬烯基、亚癸烯基、亚十一烯基、亚十二烯基、亚十三烯基)。术语“烯烃”或“亚烷基”指的是二价的烃。术语“亚烯基”指的是具有至少一个双键的二价烃分子或分子的部分。
脂族基团和芳族基团可以被一个或更多个相对亲水性和/或带电荷的侧基取代。亲水性侧基可以包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)羟基基团。亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)氨基基团。在一些情况下，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)羧酸酯基团。例如，脂族基团可以包括一个或更多个聚丙烯酸基团。在一些情况下，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)磺酸酯基团。在一些情况下，亲水性侧基包括一个或更多个(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)磷酸酯基团。在一些实例中，亲水性侧基包括一个或更多个铵基团(例如叔铵和/或季铵)。在其他实例中，亲水性侧基包括一个或更多个两性离子基团(例如甜菜碱，诸如聚(羧基甜菜碱)(pCB)和膦酸铵基团诸如磷脂酰胆碱基团)。
R2基团可以包括能够结合抗衡离子以使聚合物离子地交联并且形成离聚物的带电荷的基团。例如，R2是具有氨基侧基、羧酸酯侧基、磺酸酯侧基、磷酸酯侧基、铵侧基或两性离子侧基或其组合的脂族基团或芳族基团。
当存在亲水性侧基时，该亲水性侧基可以是至少一个聚醚基团，诸如两个聚醚基团。在其他情况下，亲水性侧基是至少一种聚酯。亲水性侧基可以是聚内酯基团(例如聚乙烯吡咯烷酮)。亲水性侧基中的每个碳原子可以任选地被例如具有从1至6个碳原子的烷基基团取代。脂族基团和芳族基团可以是接枝聚合物基团，其中侧基是均聚物基团(例如聚醚基团、聚酯基团、聚乙烯吡咯烷酮基团)。
亲水性侧基可以是聚醚基团(例如聚环氧乙烷(PEO)基团、聚乙二醇(PEG)基团)、聚乙烯吡咯烷酮基团、聚丙烯酸基团或其组合。
亲水性侧基可以通过连接基结合到脂族基团或芳族基团。连接基可以是能够将亲水性侧基连接到脂族基团或芳族基团的任何双官能小分子(例如，具有从1至20个碳原子的双官能小分子)。例如，连接基可以包括如本文先前描述的二异氰酸酯基团，该二异氰酸酯基团在连接到亲水性侧基以及连接到脂族基团或芳族基团时形成氨基甲酸酯键。连接基可以是4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，如下文所示。
Figure BDA0003276714210000621
亲水性侧基可以是聚环氧乙烷基团，并且连接基团可以是MDI，如下文所示。
Figure BDA0003276714210000622
Figure BDA0003276714210000631
亲水性侧基可以被官能化，以使其能够任选地通过连接基结合至脂族基团或芳族基团。例如，当亲水性侧基包括烯烃基团时，该烯烃基团可以与含巯基的双官能分子(即，具有第二反应性基团诸如羟基基团或氨基基团的分子)经历迈克尔加成(Michaeladdition)，产生亲水性基团，该亲水性基团可以使用第二反应性基团任选地通过连接基与聚合物主链进行反应。例如，当亲水性侧基是聚乙烯吡咯烷酮基团时，其可以与巯基乙醇上的巯基基团反应，以产生羟基官能化的聚乙烯吡咯烷酮，如下文所示。
Figure BDA0003276714210000632
聚氨酯中的至少一个R2基团可以包括聚四亚甲基氧醚基团。聚氨酯中的至少一个R2基团可以包括用聚环氧乙烷基团或聚乙烯吡咯烷酮基团官能化的脂族多元醇基团，诸如在欧洲专利第2 462 908号中描述的多元醇，该专利据此通过引用并入。例如，R2基团可以衍生自多元醇(例如季戊四醇或2,2,3-三羟基丙醇)与MDI衍生的甲氧基聚乙二醇(以获得如式6或式7中所示的化合物)或与MDI衍生的聚乙烯吡咯烷酮(以获得如式8或式9中所示的化合物)的反应产物，所述MDI衍生的甲氧基聚乙二醇和MDI衍生的聚乙烯吡咯烷酮之前已经与巯基乙醇反应，如下文所示。
Figure BDA0003276714210000633
Figure BDA0003276714210000641
聚氨酯中的至少一个R2可以是聚硅氧烷。在这些情况下，R2基团可以衍生自式10的硅氧烷单体，诸如美国专利第5,969,076号中公开的硅氧烷单体，该专利据此通过引用并入：
Figure BDA0003276714210000642
其中：a是1至10或更大(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9或10)；每个R4独立地是氢、具有从1至18个碳原子的烷基基团、具有从2至18个碳原子的烯基基团、芳基或聚醚；并且每个R5独立地是具有从1至10个碳原子的亚烷基基团、聚醚或聚氨酯。
每个R4基团可以独立地是H、具有从1至10个碳原子的烷基基团、具有从2至10个碳原子的烯基基团、具有从1至6个碳原子的芳基基团、聚乙烯基团、聚丙烯基团或聚丁烯基团。每个R4基团可以独立地选自由以下组成的组：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、乙烯基、丙烯基、苯基和聚乙烯基团。
每个R5基团可以独立地包括具有从1至10个碳原子的亚烷基基团(例如亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基或亚癸基基团)。每个R5基团可以是聚醚基团(例如聚乙烯基团、聚丙烯基团或聚丁烯基团)。每个R5基团可以是聚氨酯基团。
任选地，聚氨酯可以包含至少部分地交联的聚合物网络，该聚合物网络包含作为聚氨酯的衍生物的聚合物链。交联水平可以是使得聚氨酯保持热塑性性质(即，交联的热塑性聚氨酯可以在本文描述的加工条件下熔化和再固化)。交联聚氨酯可以是热固性聚合物。如下文的式11和式12中所示，该交联聚合物网络可以通过使一种或更多种异氰酸酯与一种或更多种聚氨基化合物、聚巯基化合物(polysulfhydryl compound)或其组合聚合来产生：
Figure BDA0003276714210000651
其中变量如上文所描述。另外，异氰酸酯还可以用一种或更多种聚氨基或聚硫醇扩链剂来扩链，以桥接两种或更多种异氰酸酯，诸如前面对于式2的聚氨酯所描述的。
聚氨酯链可以通过例如聚合物的氨基甲酸酯(urethane)或氨基甲酸酯(carbamate)基团(硬链段)之间的非极性相互作用或极性相互作用被物理地交联到另一聚氨酯链。式1中的R1基团以及式2中的R1基团和R3基团形成通常被称为“硬链段”的聚合物部分，并且R2基团形成通常被称为“软链段”的聚合物部分。软链段共价地结合到硬链段。具有物理地交联的硬链段和软链段的聚氨酯可以是亲水性聚氨酯(即聚氨酯，其包括包含如本文公开的亲水性基团的热塑性聚氨酯)。
聚氨酯可以是包含MDI、PTMO和1,4-丁二醇的热塑性聚氨酯，如美国专利第4,523,005号中描述的。适用于本发明用途的可商购的聚氨酯包括但不限于以商品名“SANCURE”(例如，“SANCURE”系列的聚合物诸如“SANCURE”20025F)或“TECOPHILIC”(例如TG-500、TG-2000、SP-80A-150、SP-93A-100、SP-60D-60)(Lubrizol,Countryside,IL,USA)、“PELLETHANE”2355-85ATP和2355-95AE(Dow Chemical Company of Midland,MI,USA)、“ESTANE”(例如，ALR G 500或58213；Lubrizol,Countryside,IL,USA)的聚氨酯。
聚氨酯中的一种或更多种(例如作为涂层用于底漆中的那些聚氨酯(例如水分散性聚氨酯))可以通过使一种或更多种异氰酸酯与一种或更多种多元醇聚合以产生具有氨基甲酸酯键(-N(C＝O)O-)和一种或更多种水分散性增强部分的共聚物链来产生，其中聚合物链包含一种或更多种水分散性增强部分(例如聚合物链中的单体)。水分散性聚氨酯还可以被称为“水性聚氨酯聚合物分散体”。可以将水分散性增强部分添加到式1或式2的链(例如，添加在链内和/或作为侧链添加到链上)。包含水分散性增强部分能够形成水性聚氨酯分散体。本文中的术语“水性”意指分散体或制剂的连续相，所述分散体或制剂具有约50重量百分比至100重量百分比的水、约60重量百分比至100重量百分比的水、约70重量百分比至100重量百分比的水或约100重量百分比的水。术语“水性分散体”指的是组分(例如聚合物、交联剂及类似物)在没有助溶剂的水中的分散体。助溶剂可以用于水性分散体中，并且助溶剂可以是有机溶剂。下文提供了关于聚合物、聚氨酯、异氰酸酯和多元醇的另外的细节。
聚氨酯(例如水性聚氨酯聚合物分散体)可以包括一个或更多个水分散性增强部分。水分散性增强部分可以具有至少一个亲水性基团(例如聚(环氧乙烷))、离子基团或潜在离子基团以帮助聚氨酯的分散，从而增强分散体的稳定性。水分散性聚氨酯可以通过将带有至少一个亲水性基团或可以被制成亲水性的基团(例如，通过化学改性诸如中和)的部分并入聚合物链中来形成。例如，这些化合物可以是非离子型、阴离子型、阳离子型或两性离子型或其组合。在一个实例中，阴离子基团诸如羧酸基团可以以非活性形式并入链中，并且随后被成盐化合物诸如叔胺活化。其他水分散性增强部分也可以通过氨基甲酸酯键或脲键反应进入主链中，包括侧部或末端的亲水性环氧乙烷单元或脲基单元。
水分散性增强部分可以是包含羧基基团的部分。包含羧基基团的水分散性增强部分可以由具有通式(HO)xQ(COOH)y的羟基-羧酸形成，其中Q可以是含有1至12个碳原子的直链或支链的二价烃基，并且x和y可以各自独立地是1至3。说明性实例包括二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟甲基丁酸(DMBA)、柠檬酸、酒石酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸、二羟基苹果酸、二羟基酒石酸及类似物、及其混合物。
水分散性增强部分可以包含含有阴离子侧基的反应性聚合物多元醇组分，该反应性聚合物多元醇组分可以聚合到主链中以赋予聚氨酯水分散性特性。阴离子官能的聚合物多元醇可以包括阴离子聚酯多元醇、阴离子聚醚多元醇和阴离子聚碳酸酯多元醇，其中另外的细节在美国专利第5,334,690号中提供。
水分散性增强部分可以包含侧链亲水性单体。例如，包含侧链亲水性单体的水分散性增强部分可以包括环氧烷聚合物和共聚物，其中环氧烷基团具有从2-10个碳原子，如美国专利6,897,281中所示。另外类型的水分散性增强部分可以包括巯基乙酸、2,6-二羟基苯甲酸、磺基间苯二甲酸(sulfoisophthalic acid)、聚乙二醇及类似物及其混合物。在美国专利7,476,705中可以找到关于水分散性增强部分的另外的细节。
聚酰胺
聚合物可以包括诸如热塑性聚酰胺或热固性聚酰胺的聚酰胺。聚酰胺可以是弹性聚酰胺，包括弹性热塑性聚酰胺或弹性热固性聚酰胺。聚酰胺可以是具有相同化学结构的重复聚酰胺链段的聚酰胺均聚物。可选择地，聚酰胺可以包含许多具有不同聚酰胺化学结构的聚酰胺链段(例如，聚酰胺6链段、聚酰胺11链段、聚酰胺12链段、聚酰胺66链段等)。具有不同化学结构的聚酰胺链段可以无规地排列，或者可以排列为重复嵌段
聚酰胺可以是共聚酰胺(即，包含聚酰胺链段和非聚酰胺链段的共聚物)。共聚酰胺的聚酰胺链段可以包括以下或由以下组成：聚酰胺6链段、聚酰胺11链段、聚酰胺12链段、聚酰胺66链段或其任何组合。共聚酰胺的聚酰胺链段可以无规地排列，或者可以排列为重复链段。聚酰胺链段可以包括以下或由以下组成：聚酰胺6链段、或聚酰胺12链段、或聚酰胺6链段和聚酰胺12链段两者。在共聚酰胺的聚酰胺链段包括聚酰胺6链段和聚酰胺12链段的实例中，链段可以无规地排列。共聚酰胺的非聚酰胺链段可以包括以下或由以下组成：聚醚链段、聚酯链段或聚醚链段和聚酯链段两者。共聚酰胺可以是嵌段共聚酰胺，或者可以是无规共聚酰胺。共聚酰胺可以由聚酰胺低聚物或预聚物与第二低聚物预聚物缩聚形成共聚酰胺(即包含聚酰胺链段的共聚物)来形成。任选地，第二预聚物可以是亲水性预聚物。
聚酰胺可以是含聚酰胺的嵌段共聚物。例如，嵌段共聚物可以具有重复的硬链段和重复的软链段。硬链段可以包括聚酰胺链段，并且软链段可以包括非聚酰胺链段。含聚酰胺的嵌段共聚物可以是弹性共聚酰胺，该弹性共聚酰胺包括具有重复的硬链段和重复的软链段的含聚酰胺的嵌段共聚物或由具有重复的硬链段和重复的软链段的含聚酰胺的嵌段共聚物组成。在包括具有重复的硬链段和软链段的嵌段共聚物的嵌段共聚物中，物理交联可以存在于链段内或链段之间，或链段内和链段之间两者。
聚酰胺本身或含聚酰胺的嵌段共聚物的聚酰胺链段可以衍生自聚酰胺预聚物诸如内酰胺、氨基酸和/或二氨基化合物与二羧酸或其活化形式的缩合。所得到的聚酰胺链段包含酰胺键(-(CO)NH-)。术语“氨基酸”指的是具有至少一个氨基基团和至少一个羧基基团的分子。聚酰胺中的每个聚酰胺链段可以是相同的或不同的。
聚酰胺或含聚酰胺的嵌段共聚物的聚酰胺链段可以衍生自内酰胺和/或氨基酸的缩聚，并且可以包含具有下式13中所示结构的酰胺链段，其中R6基团代表衍生自内酰胺或氨基酸的聚酰胺部分。
Figure BDA0003276714210000681
R6基团可以衍生自内酰胺。R6基团可以衍生自具有从3至20个碳原子的内酰胺基团、或具有从4至15个碳原子的内酰胺基团、或具有从6至12个碳原子的内酰胺基团。R6基团可以衍生自己内酰胺或月桂内酰胺。R6基团可以衍生自一种或更多种氨基酸。R6基团可以衍生自具有从4至25个碳原子的氨基酸基团、或具有从5至20个碳原子的氨基酸基团、或具有从8至15个碳原子的氨基酸基团。R6基团可以衍生自12-氨基月桂酸或11-氨基十一烷酸。
任选地，为了增加含聚酰胺的嵌段共聚物的相对亲水性程度，式13可以包括聚酰胺-聚醚嵌段共聚物链段，如下文所示：
Figure BDA0003276714210000691
其中m是3-20，并且n是1-8。任选地，m是4-15或6-12(例如，6、7、8、9、10、11或12)，并且n是1、2或3。例如，m可以是11或12，并且n可以是1或3。聚酰胺或含聚酰胺的嵌段共聚物的聚酰胺链段可以衍生自二氨基化合物与二羧酸或其活化形式的缩合，并且可以包含具有下式15中所示的结构的酰胺链段，其中R7基团代表衍生自二氨基化合物的聚酰胺部分，并且R8基团代表衍生自二羧酸化合物的部分：
Figure BDA0003276714210000692
R7基团可以衍生自二氨基化合物，该二氨基化合物包含具有从4至15个碳原子、或从5至10个碳原子、或从6至9个碳原子的脂族基团。二氨基化合物可以包含芳族基团，诸如苯基、萘基、二甲苯基和甲苯基。R7基团可以衍生自的合适的二氨基化合物包括但不限于六亚甲基二胺(HMD)、四亚甲基二胺、三甲基六亚甲基二胺(TMD)、间亚二甲苯基二胺(MXD)和1,5-戊胺二胺(1,5-pentamine diamine)。R8基团可以衍生自二羧酸或其活化形式，包括具有从4至15个碳原子、或从5至12个碳原子、或从6至10个碳原子的脂族基团。R8可以衍生自的二羧酸或其活化形式包括芳族基团，诸如苯基、萘基、二甲苯基和甲苯基基团。R8可以衍生自的合适的羧酸或其活化形式包括己二酸、癸二酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸。聚酰胺链可以大体上不含芳族基团。
聚酰胺(包括含聚酰胺的嵌段共聚物)的每个聚酰胺链段可以独立地衍生自选自由12-氨基月桂酸、己内酰胺、六亚甲基二胺和己二酸组成的组的聚酰胺预聚物。
聚酰胺可以包括聚(醚-嵌段-酰胺)或基本上由聚(醚-嵌段-酰胺)组成。聚(醚-嵌段-酰胺)可以由羧酸封端的聚酰胺预聚物与羟基封端的聚醚预聚物缩聚形成聚(醚-嵌段-酰胺)来形成，如式16中所示：
Figure BDA0003276714210000701
聚(醚嵌段酰胺)聚合物可以通过含有反应性末端的聚酰胺嵌段与含有反应性末端的聚醚嵌段的缩聚来制备。实例包括：1)含有二胺链末端的聚酰胺嵌段与含有羧酸链末端的聚氧化烯嵌段；2)含有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段与含有二胺链末端的聚氧化烯嵌段，所述含有二胺链末端的聚氧化烯嵌段通过已知为聚醚二醇的脂族二羟基化的α-ω聚氧化烯的氰乙基化和氢化获得；3)含有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段与聚醚二醇，在这种特定情况下获得的产物是聚醚酯酰胺。聚(醚-嵌段-酰胺)的聚酰胺嵌段可以衍生自内酰胺、氨基酸和/或二氨基化合物与二羧酸，如先前描述的。聚醚嵌段可以衍生自选自由以下组成的组的一种或更多种聚醚：聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)、聚四氢呋喃(PTHF)、聚四亚甲基氧醚(PTMO)及其组合。
聚(醚嵌段酰胺)聚合物可以包括那些包含含有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段的聚合物，所述含有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段衍生自α,ω-氨基羧酸、内酰胺或二羧酸与二胺在链限制的二羧酸的存在下的缩合。在这种类型的聚(醚嵌段酰胺)聚合物中，可以使用α,ω-氨基羧酸诸如氨基十一烷酸；可以使用内酰胺诸如己内酰胺或月桂基内酰胺；可以使用二羧酸诸如己二酸、癸二酸或十二烷二酸；并且可以使用二胺诸如六亚甲基二胺；或任何前述的多种组合。该共聚物可以包含聚酰胺嵌段，该聚酰胺嵌段包括聚酰胺12或聚酰胺6。
聚(醚嵌段酰胺)聚合物可以包括那些包含聚酰胺嵌段的聚合物，并且是低质量的，即它们具有从400至1000的数均分子量，所述包含聚酰胺嵌段的聚合物衍生自一种或更多种α,ω-氨基羧酸和/或一种或更多种含有从6至12个碳原子的内酰胺在含有从4至12个碳原子的二羧酸的存在下的缩合。在这种类型的聚(醚嵌段酰胺)聚合物中，可以使用α,ω-氨基羧酸诸如氨基十一烷酸或氨基十二烷酸；可以使用二羧酸诸如己二酸、癸二酸、间苯二甲酸、丁二酸、1,4-环己基二甲酸、对苯二甲酸、磺基间苯二甲酸的钠盐或锂盐、二聚脂肪酸(这些二聚脂肪酸具有至少98重量百分比的二聚体含量，并且优选地是氢化的)和十二烷二酸HOOC-(CH2)10-COOH；并且可以使用内酰胺诸如己内酰胺和月桂基内酰胺；或任何前述的多种组合。该共聚物可以包括聚酰胺嵌段，该聚酰胺嵌段通过月桂基内酰胺在己二酸或十二烷二酸的存在下的缩合获得并且具有至少750的数均分子量，该共聚物具有从约127℃至约130℃的熔化温度。可以选择聚酰胺嵌段的多种成分及其比例，以便获得低于150℃或从约90℃至约135℃的熔点。
聚(醚嵌段酰胺)聚合物可以包括那些包含聚酰胺嵌段的聚合物，所述包含聚酰胺嵌段的聚合物衍生自至少一种α,ω-氨基羧酸(或内酰胺)、至少一种二胺和至少一种二羧酸的缩合。在这种类型的共聚物中，α,ω-氨基羧酸、内酰胺和二羧酸可以选自上文描述的那些，并且可以使用二胺例如含有从6至12个原子的脂族二胺，并且可以是无环的和/或饱和环状的，例如但不限于六亚甲基二胺、哌嗪、1-氨基乙基哌嗪、二氨基丙基哌嗪、四亚甲基二胺、八亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、1,5-二氨基己烷、2,2,4-三甲基-1,6-二氨基己烷、二胺多元醇、异佛尔酮二胺(IPD)、甲基五亚甲基二胺(MPDM)、双(氨基环己基)甲烷(BACM)和双(3-甲基-4-氨基环己基)甲烷(BMACM)。
聚酰胺可以是热塑性聚酰胺，并且可以选择聚酰胺嵌段的成分和它们的比例，以便获得小于150℃的熔化温度，诸如从约90℃至约135℃的熔点。可以选择热塑性聚酰胺嵌段的多种成分和它们的比例，以便获得小于150℃的熔点，诸如从约90℃至约135℃的熔点。
聚酰胺嵌段的数均摩尔质量可以是从约300克/摩尔至约15,000克/摩尔、从约500克/摩尔至约10,000克/摩尔、从约500克/摩尔至约6,000克/摩尔、从约500克/摩尔至约5,000克/摩尔、或从约600克/摩尔至约5,000克/摩尔。聚醚嵌段的数均分子量可以在从约100至约6,000、从约400至约3000、或从约200至约3,000的范围内。聚(醚嵌段酰胺)聚合物的聚醚(PE)含量(x)可以是从约0.05至约0.8(即，从约5摩尔百分比至约80摩尔百分比)。聚醚嵌段可以以从约10重量百分比至约50重量百分比、从约20重量百分比至约40重量百分比、或从约30重量百分比至约40重量百分比的量存在于聚酰胺中。聚酰胺嵌段可以以从约50重量百分比至约90重量百分比、从约60重量百分比至约80重量百分比、或从约70重量百分比至约90重量百分比的量存在于聚酰胺中。
聚醚嵌段可以包含不同于环氧乙烷单元的单元，诸如例如环氧丙烷或聚四氢呋喃(其导致聚丁二醇序列)。还可以同时使用PEG嵌段，即由环氧乙烷单元组成的嵌段；聚丙二醇(PPG)嵌段，即由环氧丙烷单元组成的嵌段；以及聚(四亚甲基醚)二醇(PTMG)嵌段，即由四亚甲基二醇单元组成的嵌段，也被称为聚四氢呋喃。有利地使用PPG嵌段或PTMG嵌段。在这些含有聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的共聚物中的聚醚嵌段的量可以是共聚物的从约10重量百分比至约50重量百分比、或从约35重量百分比至约50重量百分比。
包含聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的共聚物可以通过用于附接聚酰胺嵌段和聚醚嵌段的任何手段来制备。在实践中，基本上使用了两种工艺，一种是两步工艺，并且另一种是一步工艺。
在两步工艺中，首先制备具有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段，并且然后在第二步中，将这些聚酰胺嵌段连接到聚醚嵌段。具有二羧酸链末端的聚酰胺嵌段衍生自聚酰胺前体在链终止剂二羧酸的存在下的缩合。如果聚酰胺前体仅是内酰胺或α,ω-氨基羧酸，则添加二羧酸。如果前体已经包含二羧酸，则相对于二胺的化学计量来说，这是过量使用的。反应通常发生在从约180℃至约300℃，诸如从约200℃至约290℃，并且反应器中的压力可以设置为从约5巴至约30巴，并且被维持持续约2至3小时。反应器中的压力慢慢降低到大气压，并然后蒸馏掉过量的水，例如持续一个或两个小时。
在已经制备了具有羧酸端基的聚酰胺之后，接着添加聚醚、多元醇和催化剂。聚醚的总量可以被分成一份或更多份并且以一份或更多份添加，催化剂也是可以这样。首先添加聚醚，并且聚醚和多元醇的OH端基与聚酰胺的COOH端基的反应开始，其中形成酯键并且消除水。通过蒸馏尽可能多地从反应混合物中去除水，且然后引入催化剂以便完成聚酰胺嵌段与聚醚嵌段的连接。该第二步骤在搅拌下进行，优选地在至少50毫巴(5000帕斯卡)的真空下，在使得反应物和获得的共聚物处于熔融状态的温度进行。举例来说，该温度可以是从约100℃至约400℃，诸如从约200℃至约250℃。通过测量聚合物熔体施加在搅拌器上的扭矩或通过测量搅拌器所消耗的电功率来监测反应。反应的结束由扭矩或目标功率的值来确定。催化剂被定义为通过酯化促进聚酰胺嵌段与聚醚嵌段的连接的任何产品。催化剂可以是选自由钛、锆和铪形成的组的金属(M)的衍生物。该衍生物可以由符合通式M(OR)4的四醇盐来制备，其中M代表钛、锆或铪，并且可以相同或不同的R代表具有从1至24个碳原子的直链或支链的烷基基团。
催化剂可以包含金属(M)的盐，特别是(M)与有机酸的盐，以及(M)的氧化物和/或(M)的氢氧化物与有机酸的络合盐。有机酸可以是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、环己烷羧酸、苯乙酸、苯甲酸、水杨酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸或巴豆酸。有机酸可以是乙酸或丙酸。M可以是锆，并且这样的盐被称为氧锆基盐(zirconyl salt)，例如，以名称乙酸氧锆(zirconyl acetate)出售的可商购的产品。
催化剂的重量比例可以从二羧酸聚酰胺与聚醚二醇和多元醇的混合物重量的约0.01百分比至约5百分比变化。催化剂的重量比例可以从二羧酸聚酰胺与聚醚二醇和多元醇的混合物重量的约0.05百分比至约2百分比变化。
在一步工艺中，聚酰胺前体、链终止剂和聚醚被共混在一起；然后所得到的是基本上具有高度可变的长度的聚醚嵌段和聚酰胺嵌段的聚合物，但还有已经无规地反应的多种反应物，这些反应物沿聚合物链无规地分布。它们是与上述两步工艺中相同的反应物和相同的催化剂。如果聚酰胺前体仅仅是内酰胺，则添加少量水是有利的。该共聚物具有基本上相同的聚醚嵌段和相同的聚酰胺嵌段，但还有一小部分已经无规地反应的多种反应物，这些反应物沿聚合物链无规地分布。如在上述两步工艺中的第一步中，反应器被关闭并在搅拌下被加热。确定的压力为从约5巴至约30巴。当压力不再变化时，将反应器置于减压下，同时仍然保持熔融反应物的剧烈搅拌。如先前在两步工艺的情况下那样监测反应。
聚酰胺嵌段与聚醚嵌段的适当比率可以在单一聚(醚嵌段酰胺)中找到，或者可以在适当的平均组成的情况下使用两种或更多种不同组成的聚(醚嵌段酰胺)的共混物。可能有用的是，将具有高水平的聚酰胺基团的嵌段共聚物与具有较高水平的聚醚嵌段的嵌段共聚物共混，以产生具有聚(酰胺-嵌段-醚)共聚物的总共混物的约20重量百分比至约40重量百分比、或约30重量百分比至约35重量百分比的平均聚醚嵌段水平的共混物。该共聚物可以包括两种不同的聚(醚-嵌段-酰胺)的共混物，该共混物包括具有低于35重量百分比的聚醚嵌段水平的至少一种嵌段共聚物和具有至少45重量百分比的聚醚嵌段的第二聚(醚-嵌段-酰胺)。
示例性的可商购的共聚物包括但不限于以以下商标可得的共聚物：“VESTAMID”(Evonik Industries,Essen,Germany)；“PLATAMID”(Arkema,Colombes,France)，例如，产品代码H2694；“PEBAX”(Arkema)，例如产品代码“PEBAX MH1657”和“PEBAX MV1074”；“PEBAXRNEW”(Arkema)；“GRILAMID”(EMS-Chemie AG,Domat-Ems,Switzerland)；或还有由其他各供应商生产的其他类似材料。
聚酰胺可以通过例如聚合物的聚酰胺基团之间的非极性或极性的相互作用被物理交联。在聚酰胺是共聚酰胺的实例中，共聚酰胺可以通过聚酰胺基团之间的相互作用以及任选地通过共聚物基团之间的相互作用被物理交联。当共聚酰胺通过聚酰胺基团之间的相互作用被物理交联时，聚酰胺链段可以形成被称为硬链段的聚合物的部分，并且共聚物链段可以形成被称为软链段的聚合物的部分。例如，当共聚酰胺是聚(醚-嵌段-酰胺)时，聚酰胺链段形成聚合物的硬链段，并且聚醚链段形成聚合物的软链段。因此，在一些实例中，聚合物可以包括物理交联的聚合物网络，该聚合物网络具有一个或更多个带有酰胺键的聚合物链。
共聚酰胺的聚酰胺链段可以包括聚酰胺-11或聚酰胺-12，并且聚醚链段可以是选自由以下组成的组的链段：聚环氧乙烷链段、聚环氧丙烷链段和聚四亚甲基氧醚链段及其组合。
聚酰胺可以部分或完全共价交联，如本文先前描述的。在一些情况下，聚酰胺中存在的交联度为使得，当其被热加工，例如以纱线或纤维的形式，以形成本公开内容的物品时，部分共价交联的热塑性聚酰胺保留足够的热塑性特征，使得部分共价交联的热塑性聚酰胺在加工期间熔化并且再固化。在其他情况下，交联聚酰胺是热固性聚合物。
聚酯
聚合物可以包括聚酯。聚酯可以包括热塑性聚酯或热固性聚酯。此外，聚酯可以是弹性聚酯，包括热塑性聚酯或热固性弹性聚酯。聚酯可以通过一种或更多种羧酸或其成酯衍生物(ester-forming derivative)与一种或更多种二价或多价的脂族醇、脂环族醇、芳族醇或芳代脂族醇(araliphatic alcohol)或双酚的反应来形成。聚酯可以是具有相同化学结构的重复聚酯链段的聚酯均聚物。可选择地，聚酯可以包含许多具有不同聚酯化学结构的聚酯链段(例如聚乙醇酸链段、聚乳酸链段、聚己内酯链段、聚羟基链烷酸酯链段(polyhydroxyalkanoate segment)、聚羟基丁酸酯链段等)。具有不同化学结构的聚酯链段可以无规地排列，或者可以排列为重复嵌段。
可以用于制备聚酯的示例性羧酸包括但不限于己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二甲酸、癸烷二甲酸、十一烷二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、烷基取代的或卤化的对苯二甲酸、烷基取代的或卤化的间苯二甲酸、硝基-对苯二甲酸、4,4'-二苯醚二甲酸、4,4'-二苯硫醚二甲酸、4,4'-二苯砜-二甲酸、4,4'-二苯基亚烷基二甲酸、萘-2,6-二甲酸、环己烷-1,4-二甲酸和环己烷-1,3-二甲酸。适用于制备聚酯的示例性二醇或酚包括但不限于乙二醇、二乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,2-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基己二醇、对-二甲苯二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇和双酚A。
聚酯可以是聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸六亚甲基酯、聚对苯二甲酸-1,4-二甲基环己烷酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚间苯二甲酸乙二醇酯(PEI)、聚芳酯(PAR)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、液晶聚酯，或前述中的两种或更多种的共混物或混合物。
聚酯可以是共聚酯(即，包含聚酯链段和非聚酯链段的共聚物)。共聚酯可以是脂族共聚酯(即，其中聚酯链段和非聚酯链段两者都是脂族的共聚酯)。可选择地，共聚酯可以包含芳族链段。共聚酯的聚酯链段可以包括以下或基本上由以下组成：聚乙醇酸链段、聚乳酸链段、聚己内酯链段、聚羟基链烷酸酯链段、聚羟基丁酸酯链段或其任何组合。共聚酯的聚酯链段可以无规地排列，或者可以排列为重复嵌段。
例如，聚酯可以是嵌段共聚酯，该嵌段共聚酯具有是相对较硬的、相同化学结构的聚合物单元的重复嵌段(硬链段)以及是相对较软的、相同化学结构的重复嵌段(软链段)。在包括具有重复的硬链段和软链段的嵌段共聚酯的嵌段共聚酯中，物理交联可以存在于嵌段内或嵌段之间，或嵌段内和嵌段之间两者。聚合物可以包括具有重复嵌段的硬链段和重复嵌段的软链段的弹性共聚酯或基本上由这样的弹性共聚酯组成。
共聚酯的非聚酯链段可以包括以下或基本上由以下组成：聚醚链段、聚酰胺链段或聚醚链段和聚酰胺链段两者。共聚酯可以是嵌段共聚酯，或者可以是无规共聚酯。共聚酯可以由聚酯低聚物或预聚物与第二低聚物预聚物缩聚形成嵌段共聚酯来形成。任选地，第二预聚物可以是亲水性预聚物。例如，共聚酯可以由对苯二甲酸或萘二甲酸与乙二醇、1,4-丁二醇或1,3-丙二醇的缩聚反应来形成。共聚酯的实例包括聚己二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯及其组合。共聚酰胺可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯或由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。
聚酯可以是包含以下中的一种或更多种的链段的嵌段共聚物：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸六亚甲基酯、聚对苯二甲酸-1,4-二甲基环己烷酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚间苯二甲酸乙二醇酯(PEI)、聚芳酯(PAR)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)和液晶聚酯。例如，作为嵌段共聚物的合适的聚酯可以是PET/PEI共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯/四乙二醇共聚物、聚氧化烯二酰亚胺二酸/聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、或前述中的任何共聚物的共混物或混合物。
聚酯可以是生物可降解树脂，例如其中聚(α-羟基酸)诸如聚乙醇酸或聚乳酸作为主要重复单元被包含的共聚聚酯。
所公开的聚酯可以通过技术人员已知的多种缩聚方法来制备，诸如溶剂聚合工艺或熔体聚合工艺。
聚烯烃
聚合物可以包括聚烯烃或基本上由聚烯烃组成。聚烯烃可以是热塑性聚烯烃或热固性聚烯烃。此外，聚烯烃可以是弹性聚烯烃，包括热塑性弹性聚烯烃或热固性弹性聚烯烃。示例性聚烯烃可以包括聚乙烯、聚丙烯和烯烃弹性体(例如，乙烯与具有4至约8个碳原子的α-烯烃的茂金属催化的嵌段共聚物)。聚烯烃可以是包括以下的聚合物：聚乙烯、乙烯-α-烯烃共聚物、乙烯-丙烯橡胶(EPDM)、聚丁烯、聚异丁烯、聚-4-甲基戊-1-烯、聚异戊二烯、聚丁二烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物和烯烃弹性体，诸如从聚丙烯(PP)和乙烯-丙烯橡胶(EPDM)获得的动态交联聚合物(dynamically cross-linked polymer)，以及前述的共混物或混合物。另外的示例性聚烯烃包括环烯烃诸如环戊烯或降冰片烯的聚合物。
应当理解的是，可以任选地交联的聚乙烯包括多种聚乙烯，包括低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、(VLDPE)和(ULDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、高密度和高分子量聚乙烯(HDPE-HMW)、高密度和超高分子量聚乙烯(HDPE-UHMW)，以及任何前述聚乙烯的共混物或混合物。聚乙烯还可以是衍生自单烯烃和二烯烃的单体的聚乙烯共聚物，单烯烃和二烯烃的单体与以下物质共聚：乙烯基、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、乙烯醇和/或乙酸乙烯酯。包含乙酸乙烯酯衍生的单元的聚烯烃共聚物可以是高乙酸乙烯酯含量的共聚物，例如大于约50重量百分比的乙酸乙烯酯衍生的组成。
聚烯烃可以通过本领域技术人员熟知的方法(例如，使用过氧化物引发剂、热和/或光)经由自由基聚合、阳离子聚合和/或阴离子聚合来形成。所公开的聚烯烃可以在高压下和在升高的温度通过自由基聚合制备。可选择地，聚烯烃可以通过使用催化剂的催化聚合来制备，所述催化剂通常含有来自IVb族、Vb族、VIb族或VIII族的金属的一种或更多种金属。催化剂通常具有与IVb族、Vb族、VIb族或VIII族金属络合的一种或多于一种配体，通常是氧化物、卤化物、醇化物、酯、醚、胺、烷基、烯基和/或可以对位配位或邻位配位的芳基。金属络合物可以呈游离形式或固定在基底上，通常固定在活化的氯化镁、氯化钛(III)、氧化铝或氧化硅上。金属催化剂可以可溶于或不溶于聚合介质。催化剂可以单独用于聚合，或者可以使用另外的活化剂，通常是Ia族、IIa族和/或IIIa族金属烷基类、金属氢化物、金属烷基卤化物、金属烷基氧化物或金属烷基氧烷(metal alkyloxane)。活化剂可以方便地用另外的酯基团、醚基团、胺基团或甲硅烷基醚基团改性。
合适的聚烯烃可以通过如本文描述的单烯烃和二烯烃的单体的聚合来制备。可以用于制备聚烯烃的示例性单体包括但不限于乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、2-甲基-1-丙烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、5-甲基-1-己烯及其混合物。
合适的乙烯-α-烯烃共聚物可以通过乙烯与具有3至12的碳数的α-烯烃诸如丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯或类似物的共聚来获得。
合适的动态交联聚合物可以通过使作为软链段的橡胶组分交联，而同时通过使用诸如班伯里混合机(Banbury mixer)和双轴挤出机的捏合机将诸如PP的硬链段和诸如EPDM的软链段物理分散来获得。
聚烯烃可以是聚烯烃的混合物，诸如本文上文公开的两种或更多种聚烯烃的混合物。例如，合适的聚烯烃混合物可以是聚丙烯与聚异丁烯的混合物、聚丙烯与聚乙烯的混合物(例如PP/HDPE、PP/LDPE)或不同类型的聚乙烯的混合物(例如LDPE/HDPE)。
聚烯烃可以是合适的单烯烃单体的共聚物或合适的单烯烃单体与乙烯基单体的共聚物。示例性聚烯烃共聚物包括乙烯/丙烯共聚物、线型低密度聚乙烯(LLDPE)，及其与低密度聚乙烯(LDPE)、丙烯/丁-1-烯共聚物、丙烯/异丁烯共聚物、乙烯/丁-1-烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基戊烯共聚物、乙烯/庚烯共聚物、乙烯/辛烯共聚物、丙烯/丁二烯共聚物、异丁烯/异戊二烯共聚物、乙烯/丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的混合物，及其与一氧化碳或乙烯/丙烯酸共聚物的共聚物，及其盐(离聚物)，以及乙烯与丙烯和诸如己二烯、二环戊二烯或亚乙基-降冰片烯的二烯的三元共聚物；以及这样的共聚物彼此之间以及与上文1)中提及的聚合物的混合物，例如聚丙烯/乙烯-丙烯共聚物、LDPE/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、LDPE/乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、LLDPE/EVA、LLDPE/EAA以及交替或无规的聚亚烷基/一氧化碳共聚物(alternatingor random polyalkylene/carbon monoxide copolymer)及其与其他聚合物例如聚酰胺的混合物。
聚烯烃可以是聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物、聚丙烯无规共聚物、聚丙烯嵌段共聚物、聚乙烯均聚物、聚乙烯无规共聚物、聚乙烯嵌段共聚物、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)，或者前述聚合物中的一种或更多种的共混物或混合物。
聚烯烃可以是聚丙烯。如本文使用的，术语“聚丙烯”意图涵盖任何包含丙烯单体的聚合物组合物，所述丙烯单体是单独的或是与其他无规选择和定向的聚烯烃、二烯或其他单体(诸如乙烯、丁烯及类似物)的混合物或共聚物。这样的术语还涵盖成分单体的任何不同的构型和排列(诸如无规立构、间规立构、全同立构等)。因此，如应用于纤维的该术语意图涵盖拉制聚合物(drawn polymer)的实际的长线、带、缝线及类似物。聚丙烯可以具有任何标准熔体流动(通过测试)；然而，标准纤维级聚丙烯树脂具有在约1和1000之间的熔体流动指数范围。
聚烯烃可以是聚乙烯。如本文使用的，术语“聚乙烯”意图涵盖任何包含乙烯单体的聚合物组合物，所述乙烯单体是单独的或是与其他无规选择和定向的聚烯烃、二烯或其他单体(诸如丙烯、丁烯及类似物)的混合物或共聚物。这样的术语还涵盖成分单体的任何不同的构型和排列(诸如无规立构、间规立构、全同立构等)。因此，如应用于纤维的该术语意图涵盖拉制聚合物的实际的长线、带、缝线及类似物。聚乙烯可以具有任何标准熔体流动(通过测试)；然而，标准纤维级聚乙烯树脂具有在约1和1000之间的熔体流动指数范围。
热塑性材料和/或热固性材料还可以包括一种或更多种加工助剂。加工助剂可以是非聚合物材料。这些加工助剂可以独立地选自包括但不限于以下的组：固化剂、引发剂、增塑剂、脱模剂、润滑剂、抗氧化剂、阻燃剂、染料、颜料、增强填料和非增强填料、纤维增强剂和光稳定剂。
在包括纺织品的物品中，光学元件可以被布置到纺织品上。纺织品或纺织品的至少外层可以包括光学元件可以被布置到其上的热塑性材料。纺织品可以是非编织纺织品、合成皮革、针织纺织品或编织纺织品。纺织品可以包括第一纤维或第一纱线，其中第一纤维或第一纱线可以包括由第一热塑性材料形成的至少外层。光学元件被布置到其上的、结构的第一侧面或第二侧面的区可以包括呈非丝状构造的第一纤维或第一纱线。光学元件可以被布置到纺织品上，或者纺织品可以被加工，使得光学元件可以被布置到纺织品上。纹理化表面可以由纺织品表面制成或由纺织品表面形成。光学元件可以被布置到底漆层上。纺织品表面可以用于形成纹理化表面，并且在此之前或之后，光学元件可以被施加到纺织品。
“纺织品”可以被定义为由特征为柔性、细度(fineness)和长度与厚度的高比率的纤维、丝或纱线制成的任何材料。纺织品通常落入两种类别。第一类别包括通过无规地互锁而由丝或纤维的网(web)直接产生的纺织品，以构造非编织织物和毛毡。第二类别包括通过纱线的机械操作形成的纺织品，由此产生编织织物、针织织物、编结织物、钩编织物以及类似物。
如本文使用的术语“丝”、“纤维(fiber)”或“纤维(fibers)”指的是呈离散长形件形式的材料，这些长形件明显长于它们的宽度。纤维可以包括天然纤维、人造纤维或合成纤维。纤维可以通过常规技术诸如挤出、静电纺丝、界面聚合、拉伸以及类似技术生产。纤维可以包括碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、二氧化钛纤维、氧化铝纤维、石英纤维、玻璃纤维，诸如E、A、C、ECR、R、S、D和NE玻璃和石英或类似物。纤维可以是由能够形成纤维的合成聚合物形成的纤维，所述合成聚合物诸如聚(醚酮)、聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚(苯硫醚)、聚酯、聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯)、芳族聚酰胺(例如芳族聚酰胺聚合物，诸如对位芳族聚酰胺纤维和间位芳族聚酰胺纤维)、芳族聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、丙烯酸类、变性腈纶、聚(乙烯醇)、聚酰胺、聚氨酯和共聚物诸如聚醚-聚脲共聚物、聚酯-聚氨酯、聚醚嵌段酰胺共聚物或类似物。纤维可以是天然纤维(例如，丝、羊毛、羊绒、小羊驼绒(vicuna)、棉、亚麻、***、黄麻、剑麻)。纤维可以是来自再生天然聚合物的人造纤维，诸如人造丝、莱赛尔纤维、乙酸酯、三乙酸酯、橡胶和聚(乳酸)。
纤维可以具有不确定的长度。例如，人造纤维和合成纤维通常以大体上连续的线挤出。可选择地，纤维可以是短纤维，诸如例如，棉纤维或挤出的合成聚合物纤维可以被切割以形成长度相对均一的短纤维。短纤维可以具有约1毫米至100厘米或更长的长度以及其中的任何增量(例如，1毫米增量)。
纤维可以具有多种横截面形状中的任何一种。天然纤维可以具有天然横截面，或者可以具有修饰的横截面形状(例如，通过诸如丝光处理的过程)。人造纤维或合成纤维可以被挤出以提供具有预定横截面形状的线。纤维的横截面形状可能影响其性质，诸如其柔软度、光泽和芯吸能力。纤维可以具有圆形或基本圆形的横截面。可选择地，纤维可以具有非圆形横截面，诸如扁平形、椭圆形、八角形、矩形、楔形、三角形、狗骨形、多叶形、多通道形、中空形、芯-壳形或其他形状。
纤维可以被加工。例如，纤维的性质可能至少部分地受到诸如将纤维拉制(拉伸)、使纤维退火(硬化)和/或使纤维卷曲或纹理化的过程的影响。
在一些情况下，纤维可以是多组分纤维，诸如包括两种或更多种共挤出的聚合物材料的纤维。两种或更多种共挤出的聚合物材料可以以芯-鞘构造、海中岛(islands-in-the-sea)构造、分段饼图(segmented-pie)构造、条状构造或并排构造被挤出。可以加工多组分纤维，以便例如通过去除牺牲材料从单根纤维形成多于一根较小的纤维(例如，微纤维)。
该纤维可以是由中国台湾高雄市的台湾塑胶工业股份有限公司生产的碳纤维诸如TARIFYL(例如，12,000、24,000和48,000束纤维束，特别是纤维类型TC-35和TC-35R)、由德国威斯巴登的SGL集团(SGL Group of Wiesbaden,Germany)生产的碳纤维(例如，50,000束纤维束)、由韩国首尔的兵颂(Hyosung of Seoul,South Korea)生产的碳纤维、由日本东京的东邦(Toho Tenax of Tokyo,Japan)生产的碳纤维、由中国浙江的巨石集团有限公司(Jushi Group Co.,LTD of Zhejiang,China)生产的玻璃纤维(例如，E6,318，硅烷基胶料，丝直径14微米、15微米、17微米、21微米和24微米)以及由德国本宁海姆的亚曼集团(AmannGroup of Bonningheim,Germany)生产的聚酯纤维(例如，SERAFILE 200/2非润滑的聚酯丝和SERAFILE COMPHIL 200/2润滑的聚酯丝)。
多于一根纤维包括2根至数百根或数千根或更多根纤维。多于一根纤维可以是呈被称为丝束的纤维的线的束的形式，或者是呈被称为纱条(sliver)和粗纱的相对对齐的短纤维的形式。单一类型的纤维可以单独使用，或可以通过混合两种或更多种类型的纤维与一种或更多种不同类型的纤维组合使用。混合的纤维的实例包括具有棉纤维的聚酯纤维、具有碳纤维的玻璃纤维、具有芳族聚酰亚胺(芳族聚酰胺)纤维的碳纤维以及具有玻璃纤维的芳族聚酰亚胺纤维。
如本文使用的，术语“纱线”指的是由一种或更多种纤维形成的组件，其中线具有相当长的长度和相对较小的横截面，并且适用于手工或机器生产纺织品，包括使用编织、针织、钩编、编结、缝制、刺绣或绳索制造技术制造的纺织品。缝线是一种通常用于缝制的纱线类型。
纱线可以使用由天然材料、人造材料和合成材料形成的纤维制成。合成纤维最常用于由短纤维和丝纱制成纺纱。纺纱通过将短纤维安置并扭绞在一起以制成粘结线(cohesive strand)来制成。由短纤维形成纱线的工艺通常包括梳理和拉制纤维以形成纱条，拔长并扭绞纱条以形成粗纱，以及纺制粗纱以形成线。可以将多根线绞合(扭绞在一起)，以制造更粗的纱线。短纤维和合股纱(plies)的扭绞方向可以影响纱线的最终性质。丝纱可以由单根长的、大体上连续的丝形成，其常规上被称为“单丝纱(monofilamentyarn)”，或由组在一起的多于一根单独的丝形成。丝纱也可以由两根或更多根长的、大体上连续的丝形成，这些丝通过扭绞它们或缠结它们或扭绞并缠结它们来将这些丝成组而组在一起。如同短纱线一样，多根线可以合股在一起以形成较粗的纱线。
一旦形成，纱线就可以经历进一步的处理，诸如纹理化处理、热处理或机械处理，或者用诸如合成聚合物的材料涂覆。在所公开的物品中使用的纤维、纱线或纺织品或它们的任何组合可以被上浆(sizing)。上浆的纤维、纱线和/或纺织品在其表面的至少一部分上涂覆有上浆组合物(sizing composition)，该上浆组合物被选择来改变吸收特性或磨损特性，或者用于与其他材料的相容性。上浆组合物有助于涂层或树脂在表面上的浸透和湿透，并且有助于在最终物品中获得期望的物理性质。示例性上浆组合物可以包括，例如，环氧聚合物、氨基甲酸酯改性的环氧聚合物、聚酯聚合物、苯酚聚合物、聚酰胺聚合物、聚氨酯聚合物、聚碳酸酯聚合物、聚醚酰亚胺聚合物、聚酰胺酰亚胺聚合物、聚苯乙烯基吡啶聚合物、聚酰亚胺聚合物双马来酰亚胺聚合物、聚砜聚合物、聚醚砜聚合物、环氧树脂改性的氨基甲酸酯聚合物、聚乙烯醇聚合物、聚乙烯吡咯烷酮聚合物及其混合物。
例如，可以将两种或更多种纱线组合以形成复合纱线，诸如单包覆纱线或双包覆纱线以及包芯纱线。因此，纱线可以具有大致符合于本文中提供的描述的多种构造。
纱线可以包括至少一种热塑性材料(例如，一种或更多种纤维可以由热塑性材料制成)。纱线可以由热塑性材料制成。纱线可以涂覆有一层材料，诸如热塑性材料。
纱线的每单位长度的线性质量密度或重量可以使用包括旦尼尔(D)和特克斯(tex)的各种单位来表示。旦尼尔是9000米纱线的以克计的质量。纤维的单丝的线性质量密度还可以使用每根丝的旦尼尔(DPF)来表示。特克斯是1000米纱线的以克计的质量。分特是线性质量的另一个量度，且是10,000米纱线的以克计的质量。
如本文使用的，韧度被理解为指的是将纱线断裂所需的力的量(以重量单位表示，例如：磅、克、百分牛顿(centinewtons)或其他单位)(即，纱线的断裂力或断裂点)除以纱线的线性质量密度，该纱线的线性质量密度例如以(未应变的)旦尼尔、分特或每单位长度的一些其他重量量度表示。纱线的断裂力通过使纱线样品经受已知量的力来确定，例如，使用应变式称重传感器(strain gauge load cell)，诸如INSTRON品牌测试***(Norwood,MA,USA)。纱线韧度和纱线断裂力不同于纺织品的破裂强度(burst strength)或抗破裂强度(bursting strength)，破裂强度或抗破裂强度是在纺织品的表面破裂之前可以向该表面施加多少压力的量度。
通常，为了使纱线承受在工业针织机中施加的力，所需的最小韧度约为1.5克/旦尼尔。由商品聚合物材料形成的大多数纱线通常具有在约1.5克/旦尼尔至约4克/旦尼尔的范围内的韧度。例如，通常用于制造鞋类的针织鞋面的聚酯纱线具有在约2.5克/旦尼尔至约4克/旦尼尔的范围内的韧度。由被认为具有高韧度的商品聚合物材料形成的纱线通常具有在约5克/旦尼尔至约10克/旦尼尔的范围内的韧度。例如，来自国家纺纱厂(NationalSpinning(Washington,NC,USA))的可商购的包装染色聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线具有约6克/旦尼尔的韧度，并且来自Far Eastern New Century(中国，台湾，台北)的可商购的溶液染色聚对苯二甲酸乙二醇酯纱线具有约7克/旦尼尔的韧度。由高性能聚合物材料形成的纱线通常具有约11克/旦尼尔或更大的韧度。例如，由芳族聚酰胺纤维形成的纱线通常具有约20克/旦尼尔的韧度，并且由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)形成的具有大于30克/旦尼尔的韧度的纱线可以从Dyneema(Stanley,NC,USA)和Spectra(Honeywell-Spectra,ColonialHeights,VA,USA)获得。
存在多种技术用于将纱线以机械方式操作以形成纺织品。这样的技术包括例如交织(interweaving)、缠结(intertwining)和扭绞(twisting)，以及互锁(interlooping)。交织是两根纱线的交叉，所述两根纱线以垂直的角度彼此交叉和交织。用于交织的纱线常规地被称为“经纱”和“纬纱”。编织纺织品包括经纱和纬纱。经纱在第一方向上延伸，并且纬线(weft strand)在大体上垂直于第一方向的第二方向上延伸。缠结和扭绞涵盖多种过程，诸如编结和打结，其中纱线彼此缠结以形成纺织品。互锁涉及互相啮合的环的多于一个列的形成，其中针织是互锁的最常见方法。如上文提及的，纺织品可以主要由一根或更多根纱线形成，这些纱线例如通过交织过程、缠结过程和扭绞过程和/或互锁过程进行机械操作。
纺织品可以是非编织纺织品。通常，非编织纺织品或织物是由结合在一起的纤维和/或纱线制成的片或网结构。该结合部可以是化学结合部和/或机械结合部，并且可以使用热、溶剂、粘合剂或其组合来形成。示例性非编织织物是直接由分离的纤维、熔融塑料和/或塑料膜制成的扁平或簇状的多孔片。它们不是通过编织或针织制成的，且不一定需要将纤维转化成纱线，尽管纱线可以用作纤维的来源。非编织纺织品通常通过以下来制造：将小纤维以片或网的形式(类似于造纸机上的纸)放在一起，并且然后用粘合剂或热(通过施加粘合剂(呈粉末、糊剂或聚合物熔体的形式)并且经升高温度将粘合剂熔化到网上)将它们机械粘合(如在毛毡的情况下，通过利用锯齿状针或倒钩针使它们互锁，或通过水力缠结(hydro-entanglement)，使得纤维间摩擦产生较牢固的织物)。非编织纺织品可以由短纤维(例如，来自湿法成网、气流成网、梳理/交叠(crosslapping)工艺)或挤出纤维(例如，来自熔喷或纺粘工艺或其组合)或其组合来制成。非编织纺织品中的纤维的结合可以利用热粘合(有或没有压延)、水力缠结、超声波结合、针刺(针扎)、化学结合(例如，使用粘合剂诸如乳胶乳液或溶液聚合物或粘合剂纤维或粉末)、熔喷结合(例如，纤维在同时的纤维形成和网形成期间随着空气衰减纤维交缠而结合)来实现。
现在已经描述了本公开内容的多个方面，提供了关于何时将光学元件与囊结合使用的另外的论述。当结构设计(例如光学元件)布置到囊上时，囊可以是未填充的、部分充气的或完全充气的。囊是能够包括一定体积的流体的囊。未填充的囊是可填充流体的囊，并且填充的囊已经在等于或大于大气压的压力用流体至少部分地充气。当布置到鞋类物品、服装物品或运动装备物品上或并入到鞋类物品、服装物品或运动装备物品中时，囊通常在那时是流体填充的囊。流体是气体或液体。气体可以包括空气、氮气(N2)或其他合适的气体。
囊可以具有对氮气的气体透过率，例如，其中给定厚度的囊壁具有对氮气的气体透过率，该气体透过率比具有与本文描述的囊的厚度大体上相同厚度的丁基橡胶层对氮气的气体透过率低至少约十倍。囊可以具有第一囊壁，该第一囊壁具有第一囊壁厚度(例如，约0.1密耳至40密耳)。囊可以具有第一囊壁，该第一囊壁对于20密耳的平均壁厚度可以具有对氮气的小于约15cm3/m2·atm·天、小于约10cm3/m2·atm·天、小于约5cm3/m2·atm·天、小于约1cm3/m2·atm·天(例如，从约0.001cm3/m2·atm·天至约1cm3/m2·atm·天、约0.01cm3/m2·atm·天至约1cm3/m2·atm·天或约0.1cm3/m2·atm·天至约1cm3/m2·atm·天)的气体透过率(GTR)。囊可以具有第一囊壁，该第一囊壁具有第一囊壁厚度，其中第一囊壁对于20密耳的平均壁厚度具有对氮气的15cm3/m2·atm·天或更小的气体透过率。
在一个方面中，囊具有囊壁，该囊壁具有面向内部的侧面和面向外部(或面向外)的侧面(exterior(or externally)-facing side)，其中面向内部(或面向内)的侧面(interior(or internally)-facing side)界定囊的内部区域的至少一部分。具有第一侧面和相对的第二侧面的多层光学膜(或光学元件)可以布置在囊的面向外部的侧面、囊的面向内部的侧面或两者上。囊的面向外部的侧面、囊的面向内部的侧面或两者可以包括从囊壁的面向外部的侧面、囊的面向内部的侧面或两者延伸的多于一个拓扑结构(或轮廓特征)，其中多层光学膜的第一侧面或第二侧面布置在囊壁的面向外部的侧面上并且覆盖该多于一个拓扑结构、布置在囊壁的面向内部的侧面上并且覆盖该多于一个拓扑结构，或两者，并且其中多层光学膜赋予囊壁结构颜色。
在特定方面中，囊可以包括被可操作地固定到鞋类鞋面的顶壁、与顶壁相对的底壁、以及在充气的囊的顶壁和底壁之间延伸的一个或更多个侧壁。顶壁、底壁和一个或更多个侧壁共同界定充气的囊的内部区域，并且其中一个或更多个侧壁各自包括面向外部的侧面。具有第一侧面和相对的第二侧面的多层光学膜可以布置在囊的面向外部的侧面、囊的面向内部的侧面或两者上。囊的面向外部的侧面、囊的面向内部的侧面或两者可以包括从囊壁的面向外部的侧面、囊的面向内部的侧面或两者延伸的多于一个拓扑结构，其中多层光学膜的第一侧面或第二侧面布置在囊壁的面向外部的侧面上并且覆盖该多于一个拓扑结构、布置在囊壁的面向内部的侧面上并且覆盖该多于一个拓扑结构，或两者，并且其中多层光学膜赋予囊壁结构颜色。
用于测量充气的囊的相对透过率、渗透率和扩散的公认方法是ASTM D-1434-82-V。参见例如美国专利第6,127,026号，该专利通过引用并入，如同完全在本文中提出一样。根据ASTM D-1434-82-V，透过率、渗透率和扩散通过以下式测量：
透过率
(气体的量)/[(面积)x(时间)x(压差)]＝透过率(GTR)/(压差)＝cm3/m2·atm·天(即24小时)
渗透率
[(气体的量)x(膜厚度)][(面积)x(时间)x(压差)]＝渗透率[(GTR)x(膜厚度)]/(压差)＝[(cm3)(密耳)]/m2·atm·天(即24小时)
在一个大气压时的扩散
(气体的量)/[(面积)x(时间)]＝GTR＝cm3/m2·天(即24小时)。
囊可以包括囊壁，该囊壁包括包含至少一个聚合物层或至少两个或更多个聚合物层的膜。每个聚合物层的厚度可以是约0.1密耳至40密耳。
聚合物层可以由聚合物材料诸如如上文和本文描述的热塑性材料形成，并且可以是底漆层可以被布置在其上的、光学元件可以被布置在其上的、纹理化层可以被布置在其上的热塑性层，其可以用于形成纹理化层及类似物。热塑性材料可以包括弹性材料，诸如热塑性弹性材料。热塑性材料可以包括热塑性聚氨酯(TPU)，诸如上文和此处描述的那些。热塑性材料可以包括基于聚酯的TPU、基于聚醚的TPU、基于聚己内酯的TPU、基于聚碳酸酯的TPU、基于聚硅氧烷的TPU或其组合。可以使用的热塑性材料的非限制性实例包括：“PELLETHANE”2355-85ATP和2355-95AE(Dow Chemical Company of Midland,MI.,USA)、“ELASTOLLAN”(BASF Corporation,Wyandotte,MI,USA)和“ESTANE”(Lubrizol,Brecksville,OH,USA)，所有这些是基于酯或基于醚的。另外的热塑性材料可以包括在以下美国专利号中描述的那些：5,713,141；5,952,065；6,082,025；6,127,026；6,013,340；6,203,868；和6,321,465，这些美国专利通过引入并入本文。
聚合物层可以由以下中的一种或更多种形成：乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚(氯乙烯)、聚偏二乙烯聚合物(polyvinylidene polymer)和共聚物(例如聚偏二氯乙烯)、聚酰胺(例如无定形聚酰胺)、丙烯腈聚合物(例如丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物)、聚氨酯工程塑料、聚甲基戊烯树脂、乙烯-一氧化碳共聚物、液晶聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺、聚丙烯酰亚胺和已知具有相对低的气体透过率的其他聚合物材料。还合适的是这些材料的共混物和合金以及与本文描述的TPU的共混物和合金，以及任选地包括聚酰亚胺和结晶聚合物的组合的共混物和合金。例如，聚酰亚胺和液晶聚合物的共混物、聚酰胺和聚对苯二甲酸乙二醇酯的共混物以及聚酰胺与苯乙烯类的共混物是合适的。
聚合物层的聚合物材料的具体实例可以包括丙烯腈共聚物，诸如从Ineos(Rolle,瑞士)可得的“BAREX”树脂；聚氨酯工程塑料，诸如从Lubrizol(Brecksville,OH,USA)可得的“ISPLAST”ETPU；由Kuraray(Houston,TX,USA)以商品名“EVAL”销售的、由Nippon Gohsei(Hull,England)以商品名“SOARNOL”销售的、和由DuPont(Wilmington,DE,USA)以商品名“SELAR OH”销售的乙烯-乙烯醇共聚物；从S.C.Johnson(Racine,WI,USA)以商品名“SARAN”和从Solvay(Brussels,比利时)以商品名“IXAN”可得的聚偏二氯乙烯；液晶聚合物，诸如来自Celanese(Irving,TX,USA)的“VECTRA”和来自Solvay的“XYDAR”；“MDX6”尼龙，以及无定形尼龙，诸如来自Koninklijke DSM N.V(Heerlen,荷兰)的“NOVAMID”X21、来自DuPont的“SELAR PA”；由SABIC(Riyadh,沙特***)以商品名“ULTEM”销售的聚醚酰亚胺；聚(乙烯醇)类；以及从Mitsui Chemicals(东京，日本)以商品名“TPX”可得的聚甲基戊烯树脂。
膜的每个聚合物层可以由热塑性材料形成，该热塑性材料可以包括热塑性聚合物的组合。除了一种或更多种热塑性聚合物之外，热塑性材料还可以任选地包含着色剂、填料、加工助剂、自由基清除剂、紫外光吸收剂及类似物。膜的每个聚合物层可以由不同的热塑性材料制成，所述热塑性材料包括不同类型的热塑性聚合物。
囊可以通过对膜施加热、压力和/或真空来制成。在这点上，底漆层、光学元件、纹理化层及类似物可以在这些步骤之前、期间和/或之后布置、由这些步骤形成或类似的。囊(例如，一个或更多个聚合物层)可以使用一种或更多种聚合物材料并且使用一种或更多种加工技术形成囊来形成，所述加工技术包括例如挤出、吹塑、注射模制、真空模制、旋转模制、传递模制、压力成型、热封、铸造、低压铸造、旋转铸造(spin casting)、反应注塑、射频(RF)焊接及类似技术。囊可以通过共挤出、随后热封或焊接来制成以产生可充气的囊，其可以任选地包括允许囊被流体(例如气体)填充的一个或更多个阀(例如单向阀)。
现在已经描述了光学元件，现在描述任选的纹理化表面以及制造物品的方法。在一个方面中，该方法包括形成光学元件的反射层(基部反射层)。在一个方面中，该方法包括在诸如纺织品、膜、纤维或单丝纱线的物品的表面上形成反射层，其中表面可以任选地是纹理化表面。可以使用本文描述的一种或更多种技术来形成反射层。
该方法提供形成在纹理化表面上的反射层。随后，组成层可以被布置在反射层上。可选择地，纹理化表面可以形成在反射层中/形成在反射层上，并且然后组成层被布置在反射层上。如本文描述的，光学元件可以以逐层的方式形成，其中每个组成层具有不同的折射率。随着每一层被形成，起伏和平坦区被改变。任选的纹理化表面(例如，轮廓元件的尺寸、形状和/或间距)和光学元件的层(例如，层数、层的厚度、层的材料)的组合以及所得到的起伏和平面区域在暴露于可见光时赋予结构颜色。方法包括任选地在光学元件上形成保护层以保护光学元件。
本公开内容的另一种实施方案包括在基底上提供反射层和纹理化表面，其中反射层(基部反射层)可以被布置在纹理化表面上。光学元件的每个组成层可以依次形成，其中可以形成每一层，然后在适当的时间量、另外的加工、冷却或类似操作之后，可以形成光学元件的下一层。任选地，非基部反射层可以形成在组成层之间。任选地，顶层本身或与一个或更多个反射层的组合可以形成在最后的组成层上(在与基部反射层相对的侧面上的一个组成层)。
应该强调的是，本公开内容的上文描述的方面仅仅是实施方式的可能的实例，并且仅仅为了清楚理解本公开内容的原理而阐述。在大体上不偏离本公开内容的精神和原理的情况下，可以对本公开内容的上文描述的方面进行许多变型和修改。所有这样的修改和变型在本文中意图被包括在本公开内容的范围内。
在每个项目中，词语“布置”可以用“可操作地布置”替换。
使用Shimadzu UV-2600光谱仪(Shimadzu Corporation,日本)进行可见光透光率和可见光反射率的测量。在测量之前，使用标准物校准光谱仪。用于所有测量的入射角都为零。
可见光透光率是当在400纳米至700纳米的光谱范围内的可见光穿过材料时，透射通过样品材料的可见光(或光能)的测量值。收集并记录在400纳米至700纳米的范围内的所有透光率的结果。对于每个样品，确定该范围的可见光透光率的最小值。
可见光反射率是当在400纳米至700纳米的光谱范围内的可见光穿过材料时，由样品材料反射的可见光(或光能)的测量值。收集并记录在400纳米至700纳米的范围内的所有反射率的结果。对于每个样品，确定该范围的可见光反射率的最小值。
应当注意，比率、浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式表示。应理解，这样的范围格式为了方便和简洁被使用，并且因此，应当以灵活的方式被解释为不仅包括明确叙述为范围极值的数值，而且还包括该范围内涵盖的所有单独的数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确地叙述。为了说明，“约0.1百分比至约5百分比”的浓度范围应解释为不仅包括明确叙述的约0.1重量百分比至约5重量百分比的浓度，而且还包括指示范围内的各个浓度(例如1百分比、2百分比、3百分比和4百分比)和子范围(例如，0.5百分比、1.1百分比、2.2百分比、3.3百分比和4.4百分比)。术语“约”可以包括根据数值的有效数字的传统舍入。另外，短语“约‘x’至‘y’”包括“约‘x’至约‘y’”。
当在权利要求中叙述时，术语“提供”，诸如“提供物品”及类似术语，不意图要求所提供的物品的任何特定递送或接收。而是，出于清楚和易于阅读的目的，术语“提供”仅用于叙述将在权利要求的后续要素中提及的项目。
可以对上文描述的方面进行许多变型和修改。所有这样的修改和变型在本文中意图被包括在本公开内容的范围内，并且由所附权利要求保护。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
将光学元件布置在物品的表面上，其中所述光学元件包括反射层，所述反射层具有约60百分比或更大的最小百分比反射率，其中所述光学元件赋予结构颜色，其中所述物品是鞋类物品、鞋类的部件、服装物品、服装的部件、运动装备物品或运动装备的部件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中布置所述光学元件包括在所述物品的所述表面上形成所述光学元件。
3.根据权利要求1所述的方法，其中布置所述光学元件包括在部件的表面上形成所述光学元件，并且然后将具有所述光学元件的所述部件布置在所述物品的表面上。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中形成所述光学元件包括使用：物理气相沉积、电子束沉积、原子层沉积、分子束外延、阴极电弧沉积、脉冲激光沉积、溅射、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、低压化学气相沉积、湿化学技术或其组合。
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述部件是膜或纺织品或模制的部件。
6.根据权利要求1所述的方法，其中布置所述光学元件包括使用沉积工艺沉积所述光学元件的至少一个反射层和至少两个组成层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法任选地包括沉积包含金属的第一反射层，在所述第一反射层上沉积包含金属氧化物的第一组成层，以及在所述第一反射层上沉积包含金属氧化物的第二组成层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中沉积所述至少一个反射层包括沉积钛层，其中沉积第一组成层包括沉积二氧化钛层或沉积硅层，并且其中沉积第二组成层包括沉积二氧化钛层或二氧化硅层。
9.根据权利要求1所述的方法，其中布置所述光学元件包括使用沉积工艺沉积所述光学元件的基部反射层和至少两个组成层，其中所述基部反射层被定位在所述光学元件的第一端，使得光在射到所述基部反射层上之前首先穿过所述多层反射体的所述至少两个组成层。
10.根据权利要求1、2或3所述的物品，其中所述至少一个反射体层由选自金属或金属氧化物的材料制成，其中所述至少两个组成层独立地由选自金属或金属氧化物的材料制成。
11.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述光学元件是单层反射体、单层滤光体、多层反射体或多层滤光体。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述基部反射层具有至少10纳米的厚度，其中与所述基部反射层相邻的所述至少两个组成层具有不同的折射率，其中所述多层反射体的每个组成层具有约为待反射的波长的四分之一波长的厚度。
13.根据权利要求1、2、3或9所述的方法，其中所述至少一个反射层包括位于所述至少两个组成层之间的非基部反射层，其中所述非基部反射层具有小于40纳米的厚度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述非基部层不是不透明的。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述非基部层具有至少20百分比的最小百分比透光率。
16.根据权利要求1、2、3或9所述的方法，其中所述至少一个反射层由金属制成，任选地，其中所述金属选自由以下组成的组：钛、铝、银、锆、铬、镁、硅、金、铂及其组合，其中两个或更多个组成层各自单独地由选自由以下组成的组的材料制成：二氧化硅、钛、二氧化钛、硫化锌、氟化镁、五氧化二钽及其组合。
17.根据权利要求1、2、3或9所述的方法，还包括在所述光学元件的与所述基部反射层相对的侧面上布置顶层，其中所述顶层具有至少60百分比的最小百分比透光率。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述顶层具有第一特性，其中所述第一特性选自亲水特性、亲脂特性或亲水/亲脂特性。
19.根据权利要求18所述的方法，其中顶层由非化学计量的金属氧化物制成。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述非化学计量的金属氧化物是TiOx或SiOx，其中x小于2、任选地约1至小于2、或任选地约1.8。
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