[發明專利]一種毫微納三級結構復眼透鏡的制造方法

有效

• 申請號: 201810019496.5
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108227051B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 王文君;李江;梅雪松;潘愛飛;孫學峰;崔健磊
• 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

一種毫微納三級結構復眼透鏡的制造方法，先將甲苯溶液涂覆在黑色亞克力板表面，制得表面覆蓋有MMA薄膜的第一樣片，將第一樣片安裝于三維工作臺上，使得飛秒激光器發射出的激光經物鏡垂直照射在第一樣片的黑色亞克力板表面上，制得具有微米結構透鏡的第二樣片；再將PDMS旋涂在第二樣片上，制得具有微米結構的反模具，利用氣壓輔助成形方法實現微米結構陣列的曲面化，制得毫微二級復合結構的第三樣片；在第三樣片表面濺射ZnO得到第四樣片，將其放入六甲基四胺溶液和硝酸鋅溶液的混合溶液中，水浴得到第五樣片；最后將第五樣片清洗烘干，實現毫微納三級結構的復眼透鏡的制造，本發明減小納米結構的變形，保證了結構的完整性，提高了效率。

技術領域

本發明屬于微納制造及激光微細加工技術領域，特別涉及一種毫微納三級結構復眼透鏡的制造方法。

背景技術

自然界中昆蟲的復眼具有很多毫微納三級結構，憑借其獨特的生物學多級結構，昆蟲擁有了其它物種所不具備的視覺感官優勢。昆蟲復眼的多級結構所帶來的優勢主要表現在以下幾個方面：視角范圍更大，能夠形成多角度全方位的同時觀測；多級結構所呈現的視覺圖像系統有利于觀測動態的微小單位；復眼小眼級別達到微米級別，其中納米級別的乳突結構排布具有超強的疏水性。具有多級結構的昆蟲復眼在帶來種種優勢的同時也加大了制造難度。而且由于次級結構較多，使得具有多級結構的復合時易發生變形，難以保證結構特征的完整性。

中國專利(申請號：2016104225183，一種具有毫微納三級結構復眼透鏡的制造方法)提出了一種先“納米”后“微米”再“毫米”的毫微納三級結構的制備方法，該方法存在一個缺點是：后制備的微米結構會使樣片表面曲率發生變化導致納米結構發生變形，影響結構的均勻性。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種毫微納三級結構復眼透鏡的制造方法，有效減小納米結構的變形，保證了結構的完整性，提高了效率。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種毫微納三級結構復眼透鏡的制造方法，包括以下步驟：

1)將質量分數為15％-25％的PMMA甲苯溶液涂覆在黑色亞克力板表面，于常溫下自然揮發8h，制得表面覆蓋有厚度為50μm的PMMA薄膜的第一樣片；

2)將第一樣片安裝于三維工作臺上，搭建激光加工光路，使得飛秒激光器發射出的激光經物鏡垂直照射在第一樣片的黑色亞克力板表面上，設定飛秒激光器重復頻率為1kHz，功率為15mW，脈沖數為1000，制造得具有微米結構透鏡的第二樣片；

3)將PDMS旋涂在第二樣片上，旋涂速度為600rad/s,旋涂20s，制得厚度為300μm具有微米結構的反模具；

4)使用反模具，利用氣壓輔助成形方法實現微米結構陣列的曲面化，制得毫微二級復合結構，即第三樣片；

5)在第三樣片表面濺射厚度為50nm的ZnO得到第四樣片，將7g六甲基四胺和14.87g硝酸鋅分別溶于500ml的去離子水中，攪拌20分鐘，然后將六甲基四胺溶液倒入硝酸鋅溶液中，混合攪拌15分鐘，將第四樣片放入混合溶液中，放入90℃水浴鍋中水浴20分鐘，得到第五樣片；

6)將第五樣片用去離子水清洗2分鐘，放在60℃的烘臺上50分鐘，實現毫微納三級結構的復眼透鏡的制造。

本發明的有益效果：本發明利用激光光致膨脹，氣壓輔助成形和濺射材料生長等工藝手段，實現毫微納三級結構復眼透鏡的制造。采用先“微”后“毫”，最后制備納米結構的方法，可以有效減小納米結構的變形，保證了結構的完整性，提高了效率。

附圖說明

圖1為實施例1制備第二樣片的微米結構電鏡圖。

圖2為實施例1制備第六樣片的毫微納三級結構電鏡圖。