[發明專利]一種提高大面積微透鏡陣列均勻成形的方法

有效

• 申請號: 201510925176.2
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN105549129B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 王文君;孫學峰;梅雪松;崔健磊;王恪典;楊顯斌
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明屬于微制造技術領域，具體涉及一種提高大面積微透鏡陣列均勻成形的方法。

背景技術

近年來，昆蟲復眼的視覺機理一直是許多國家的視覺研究工作者熱衷選擇的極具誘惑性和挑戰性的一個重要課題。這是因為由較少的神經元組成的昆蟲視覺系統雖然相對簡單，但卻能出色完成視覺檢測任務，尤其對運動的檢測更是如此。人工復眼由微透鏡陣列組成，已被成功用于智能機器人、導彈的導引裝置、激光微加工均束器。復眼系統體積小、重量輕、視場大，使其有利于減少承載它的系統所需的能量，也有利于減少系統的體積，同時可以大視場地監控目標。

目前，人們已經能夠制作出直徑非常小的透鏡與透鏡陣列，這種透鏡與透鏡陣列通常是不能被人眼識別的，只有用顯微鏡、掃描電鏡、原子力顯微鏡等設備才能觀察到，這就是微透鏡和微透鏡陣列。這種微透鏡陣列主要通過納米壓印技術和紫外光刻技術得到微柱狀陣列，之后再經過加熱，使得材料變為熔融狀態，此時材料變為液態并可以流動，在其表面張力的作用下便形成了球冠結構的微透鏡陣列。然而通過熱熔方式制備微透鏡陣列過程中，由于結構層熱傳導與熱輻射的快慢程度并不一致，邊緣區的結構由于接觸的介質是空氣，而空氣的比熱容非常小，造成邊緣累積的熱量相對較多，更容易熱熔，因此會出現從四周向中心逐漸熱熔的過程，結果造成微透鏡陣列均勻性差，可用結構區域較小。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種提高大面積微透鏡陣列均勻成形的方法，有效提高微透鏡陣列的均勻性，更有助于球冠結構成形。

為了實現上述目的，本發明采取如下技術解決方案：

一種提高大面積微透鏡陣列均勻成形的方法，包括以下步驟：

1)使用柱狀硅模具制備的反模具，經由熱壓印工藝，壓印表面覆蓋有具有熱塑性且能紫外固化的膠材料的玻璃基片，于室溫下自然冷卻后脫去反模具即獲得具有微米級柱狀陣列的樣片；

2)在玻璃容器中放入溫度計和掛架，加入去離子水至掛架的架面之上，將玻璃容器置于加熱板上，調節加熱板，以放入玻璃容器的溫度計為準，加熱水溫至膠材料熔融溫度的±15℃；

將樣片置于掛架上水浴加熱1-10min，取出樣片，用壓縮氮氣吹去樣片表面的水分，再經紫外曝光燈曝光至材料固化，即得到大面積均勻的微透鏡陣列。

本發明的優點：通過水作為介質填充微柱周圍空間傳遞熱能，利用水的比熱容較大，為空氣的4.2倍，利用水為介質加熱微柱陣列，使得微柱受熱更加均勻，有效提高微透鏡陣列的均勻性，并且由于水壓的作用使得微柱陣列更加均勻的形成球冠狀結構，從而得到大面積均勻的微透鏡陣列。

附圖說明

圖1為制備微米柱狀陣列的熱壓印示意圖。

圖2為本發明制備微透鏡陣列示意圖。

圖3為實施例1制備的微透鏡陣列的電鏡圖。

圖4為實施例2制備的微透鏡陣列的電鏡圖。

圖5為實施例3制備的微透鏡陣列的電鏡圖。

圖6為實施例4制備的微透鏡陣列的電鏡圖。

圖7為實施例5制備的微透鏡陣列的電鏡圖。

圖8為傳統制備微透鏡陣列示意圖。

圖9為傳統方式制備的微透鏡陣列的電鏡圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做詳細描述。

實施例1

一種提高大面積微透鏡陣列均勻成形的方法，包括以下步驟：

1)參照圖1，使用由PDMS澆灌直徑3μm、高度4μm、周期5μm的柱狀硅模具制備的反模具1，經由熱壓印工藝，加熱板3溫度設110℃，壓印力為1MPa，壓印表面覆蓋有mr-NIL 6000E納米壓印膠的玻璃基片2，壓印時間為20min，于室溫下自然冷卻后脫去反模具即獲得具有微米級柱狀陣列的樣片4；

2)參照圖2，在玻璃容器5中放入溫度計和掛架，加入去離子水至掛架的架面之上，將玻璃容器5置于加熱板3上，調節加熱板3，以放入玻璃容器5的溫度計為準，由于所用mr-NIL 6000E納米壓印膠的熔融溫度為60℃，將水溫調至55℃；

將樣片4置于掛架上水浴加熱1min,取出樣片4，用壓縮氮氣吹去樣片4表面的水分，放入功率為350mw的紫外曝光機曝光3min,得到大面積均勻的微透鏡陣列，如圖3所示。

實施例2

一種提高大面積微透鏡陣列均勻成形的方法，包括以下步驟：