[發明專利]一種基于類石墨烯電熱膜的光學元件模壓方法

有效

• 申請號: 201710679861.0
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN109384372B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李榮彬;陳增源;李莉華;吳文祥;楊高
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: C03B23/00
• 分類號: C03B23/00;B29C43/02;B29C43/36;B29C43/52;B29L11/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

1.一種基于類石墨烯電熱膜的光學元件模壓方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、第一壓緊模具(1)的壓緊面(11)表面設置有微結構模腔(12)，在所述微結構模腔(12)的表面鍍上一層類石墨烯電熱膜(2)；

S2、鍍有所述類石墨烯電熱膜(2)的第一壓緊模具(1)放置于真空或氮氣環境中，并對所述類石墨烯電熱膜(2)進行通電和加熱，使所述類石墨烯電熱膜(2)達到設定溫度；

S3、將光學元件坯料(3)放置在第二壓緊模具(4)的承載面(41)上或者第一壓緊模具(1)的壓緊面(11)上；

若所述光學元件坯料(3)放置在第二壓緊模具(4)的承載面(41)上，則傳動機構帶動所述第一壓緊模具(1)向所述光學元件坯料(3)移動并將其壓緊于第一壓緊模具(1)和第二壓緊模具(4)之間，使發熱的類石墨烯電熱膜(2)與光學元件坯料(3)相接觸，并持續對光學元件坯料(3)施加設定壓力；

若所述光學元件坯料(3)放置在第一壓緊模具(1)的壓緊面(11)上，則傳動機構帶動第二壓緊模具(4)向所述光學元件坯料(3)移動并將其壓緊于第一壓緊模具(1)和第二壓緊模具(4)之間，使發熱的類石墨烯電熱膜(2)與光學元件坯料(3)相接觸，并持續對光學元件坯料(3)施加設定壓力；

S4、所述光學元件坯料(3)通過熱傳導接收來自所述類石墨烯電熱膜(2)的熱量并軟化變形之后，填充滿所述微結構模腔(12)；

S5、若所述光學元件坯料(3)放置在第二壓緊模具(4)的承載面(41)上，則傳動機構將鍍有類石墨烯電熱膜(2)的第一壓緊模具(1)移走，利用所述第二壓緊模具(4)中的冷卻通道對根據所述微結構模腔(12)變形的光學元件坯料(3)進行冷卻定形，制成透鏡；

若所述光學元件坯料(3)放置在第一壓緊模具(1)的壓緊面(11)上，則傳動機構將第二壓緊模具(4)移走，利用所述第一壓緊模具(1)中的冷卻通道對根據所述微結構模腔(12)變形的光學元件坯料(3)進行冷卻定形，制成透鏡；

在步驟S5之后，還包括步驟S6：對所述透鏡的表面光滑度和光學精度進行測試，如表面光滑度和光學精度的測試結果不滿足要求，則根據測試結果對模壓過程中的設定溫度和設定壓力進行數值修正；若表面光滑度和光學精度的測試結果滿足要求，則制得所需光學透鏡；

在步驟S6之后，還包括步驟S7：將修正后的設定溫度作為步驟S2中的設定溫度，并將修正后的設定壓力作為步驟S3中的設定壓力，重復步驟S2-S6；

步驟S3中，所述第二壓緊模具(4)的承載面(41)上以及第一壓緊模具(1)的壓緊面(11)上分別設置有壓力傳感器，用于實時檢測類石墨烯電熱膜(2)與光學元件坯料(3)之間相接觸的壓力以及光學元件坯料(3)加熱受壓的壓力數值信息。

2.根據權利要求1所述的基于類石墨烯電熱膜的光學元件模壓方法，其特征在于，所述步驟S2、S3、S4和S5都在真空或氮氣環境中進行。

3.根據權利要求1所述的基于類石墨烯電熱膜的光學元件模壓方法，其特征在于，在步驟S2中，所述類石墨烯電熱膜(2)的兩端分別通過電線電性連接于直流電源。

4.根據權利要求1所述的基于類石墨烯電熱膜的光學元件模壓方法，其特征在于，步驟S3中，在所述第一壓緊模具(1)和第二壓緊模具(4)上分別設置有多個熱電偶，用于實時檢測熱壓印過程中各個部位的溫度。

5.根據權利要求4所述的基于類石墨烯電熱膜的光學元件模壓方法，其特征在于，多個所述熱電偶和所述壓力傳感器分別與控制處理器電性連接，將溫度和壓力信息實時傳給控制處理器進行監測和控制。

6.根據權利要求1所述的基于類石墨烯電熱膜的光學元件模壓方法，其特征在于，所述第一壓緊模具(1)和第二壓緊模具(4)由模具鋼、碳化硅、碳化鎢、熔融石英或者單晶硅制成；所述光學元件坯料(3)由玻璃化溫度不大于700℃的透明塑料或玻璃制成，所述玻璃包括PMMA、硫化玻璃、硼硅玻璃或者鈉鈣玻璃。