[發(fā)明專利]曲面復(fù)眼透鏡陣列的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510055202.0
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104698516A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高偉;王蘭蘭;王省哲;劉紅忠
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G02B1/14
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)仿生技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種曲面仿生復(fù)眼透鏡陣列的制備方法。

背景技術(shù)

生物復(fù)眼是由聚集在一起的一簇“小眼”所構(gòu)成，具有體積小、視場角大、靈敏度高、可測速等優(yōu)點(diǎn)，在紅外探測、內(nèi)窺導(dǎo)管、精確制導(dǎo)、照相機(jī)等國防、醫(yī)學(xué)及民用工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，科學(xué)工作者們根據(jù)生物復(fù)眼的結(jié)構(gòu)及其成像原理，制造出了許多光學(xué)系統(tǒng)仿生的曲面復(fù)眼微透鏡。制造仿生復(fù)眼透鏡的難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)曲面微透鏡陣列制造以及單個透鏡的尺寸達(dá)到毫米量級以下，以實(shí)現(xiàn)復(fù)眼透鏡大視場、高分辨率的三維復(fù)雜成像。

He等人利用玻璃微珠沖壓輔助制備了曲面仿生微透鏡陣列，形成單個曲面的直徑為6mm。Jacques采用多軸激光束加工的方法，通過光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)曲面微透鏡的制造，該方法需要專用制造設(shè)備，工藝復(fù)雜。Jeong提出了一種基于氣壓輔助微復(fù)型工藝制造曲面微透鏡的方法，可以簡單實(shí)現(xiàn)曲面復(fù)眼透鏡的制造，但是在實(shí)現(xiàn)透鏡陣列的制備時裝置需要密封。吳昭利用靜電力誘導(dǎo)導(dǎo)電薄膜變形，實(shí)現(xiàn)特定的曲面微結(jié)構(gòu)，但是對導(dǎo)電薄膜的制備需要經(jīng)過氧化、濺射、剝離、腐蝕、光刻、拋光等微細(xì)加工工藝，工藝過程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種曲面仿生復(fù)眼透鏡陣列的制備方法，可以實(shí)現(xiàn)曲面微透鏡陣列的快速、低成本制造，具有較好的可重復(fù)性與透鏡微結(jié)構(gòu)的可控性。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：一種曲面仿生復(fù)眼透鏡陣列的制備方法，包括以下步驟：

⑴、采用光刻熱熔法在平面基底上制備出平面微透鏡陣列；

⑵、將直徑為1～100μm的鐵粉或永磁顆粒按照40%～80%的體積分?jǐn)?shù)與聚二甲基硅氧烷膠料均勻混合，按照聚二甲基硅氧烷膠料與固化劑質(zhì)量比為8～12:1加入固化劑，充分?jǐn)嚢韬螅瑵沧⒃谄矫嫖⑼哥R陣列上；用勻膠機(jī)進(jìn)行旋涂，然后水平放置進(jìn)行固化，即在平面微透鏡陣列上形成一層磁彈薄膜，帶有與微透鏡匹配的凹槽；

⑶、取下磁彈薄膜，帶凹槽的面朝上固定在含有通孔陣列的非磁化基底的一面上；

⑷、在非磁化基底的另一面施加磁場，引起磁彈薄膜在通孔內(nèi)形成凹陷的曲面；

⑸、將UV光固化膠澆注在磁彈薄膜的凹槽面上，并在固化膠上施加玻璃基底，然后置于紫外光下固化，脫模，即可得到曲面仿生復(fù)眼透鏡陣列。

進(jìn)一步地，步驟⑵中固化是在電熱恒溫烤箱或室溫環(huán)境下完成的。

進(jìn)一步地，步驟⑶中非磁化基底為不銹鋼或銅板材質(zhì)。

進(jìn)一步地，步驟⑶中通孔形狀為六邊形、正方形或圓形。

進(jìn)一步地，步驟⑶中非磁化基底的厚度為2～3mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過物理或化學(xué)等手段將磁性顆粒散布于固態(tài)或者凝膠狀的基體中，在外加磁場或零場環(huán)境中固化后形成的新型智能材料，具有制備工藝簡單、價格低廉、韌性好、硬度低、可重復(fù)變形而不發(fā)生永久性破壞，磁場可調(diào)控模量及其變形的特點(diǎn)。在外加磁場的作用下剪切模量相對改變量可達(dá)800%以上，并且可以產(chǎn)生多種模態(tài)的形變模式，其變形量隨外磁場的變化而變化，進(jìn)而廣泛應(yīng)用于智能控制、微驅(qū)動等領(lǐng)域中。

利用鐵磁顆粒夾雜的柔性薄膜在磁場環(huán)境中的大變形行為，以及變形量可以通過磁場控制的優(yōu)點(diǎn)，提出磁場誘導(dǎo)制備曲面仿生復(fù)眼透鏡的方法，從制作工藝可以看出，該方法具有快速、簡單、低成本、單個透鏡尺寸較小等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1至圖8為本發(fā)明的制備過程中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。

一種磁場誘導(dǎo)制備曲面仿生復(fù)眼透鏡陣列的方法，包括以下步驟：

1、采用傳統(tǒng)的光刻熱熔法在平面基底上制備出平面微透鏡陣列，微透鏡陣列指一系列直徑在10～140μm的小透鏡按一定規(guī)律排列組成的陣列。

2、將直徑為1～100μm的鐵粉或永磁顆粒按照40%～80%的體積分?jǐn)?shù)與PDMS膠料均勻混合，隨后按照PDMS膠料（polydimethylsiloxane?聚二甲基硅氧烷）與固化劑質(zhì)量比為8～12:1加入一定量固化劑，充分?jǐn)嚢韬螅瑵沧⒃谄矫嫖⑼哥R上，并利用勻膠機(jī)進(jìn)行旋涂，然后水平置于電熱恒穩(wěn)烤箱或室溫環(huán)境中固化，即可在平面微透鏡上形成一層一面上具有微凹槽結(jié)構(gòu)的磁彈薄膜，

3、將微凹槽結(jié)構(gòu)的磁彈薄膜一面朝上固定在含有通孔陣列的非磁化基底上（不銹鋼、銅板等），其中，通孔的形狀可以是六邊形、正方形或圓形，非磁化基底的厚度為2～3mm。