[發(fā)明專利]具有微納雙級結構的疏水/陷光復眼透鏡陣列的制造方法及其應用

有效

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• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108773009B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設計）人: 黃漢雄;謝恒
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B29C45/00
• 分類號: B29C45/00;B29C45/26;B29L11/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

本發(fā)明公開了具有微納雙級結構的疏水/陷光復眼透鏡陣列的制造方法及其應用，涉及復眼透鏡陣列及其制造技術。復眼透鏡陣列高分子制品的制造包括下述步驟：制造柔性微透鏡陣列模板；把柔性微透鏡陣列模板固定于注塑模具型腔表面，采用注塑方法成型微透鏡陣列制品；把制品上微透鏡陣列壓印在超純鋁箔表面，之后采用陽極氧化在鋁箔表面形成納米孔，獲得具有微納雙級結構的復眼透鏡陣列模板；把復眼透鏡陣列模板固定于注塑模具型腔表面，采用注塑方法成型復眼透鏡陣列制品。復眼透鏡陣列制品表面上具有微納雙級結構，即同時具有規(guī)整排列的微透鏡陣列和致密排列的納米柱結構，從而呈現疏水、陷光特性。

技術領域

本發(fā)明涉及復眼透鏡陣列及其制造技術，特別涉及一種采用注塑技術制造表面具有微納雙級結構的復眼透鏡陣列從而呈現疏水且陷光性能的高分子制品的方法及其應用。

背景技術

隨科學技術的不斷發(fā)展，微型化、集成化、陣列化成為光學系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。在微納光學元件的設計與制造中，自然界給予人類很多重要的啟示，復眼透鏡陣列就是從昆蟲復眼獲得靈感的典型例子。仿生復眼透鏡陣列具有大視場、高靈敏度、高集成等突出優(yōu)點，這在很大程度上彌補了雙目視覺存在的視場小、可靠性低和功耗高等缺點。此外，疏水、陷光的復眼透鏡陣列具有優(yōu)異的自清潔和防偵測性能，在醫(yī)療、軍事乃至航空航天等領域具有很大的潛在應用前景。

目前，制備復眼透鏡陣列的方法主要有光刻法、激光直寫法、熱回流法、3D打印法和模板法。前面四種方法多數存在工藝繁瑣、條件苛刻、成本高和選材范圍窄等問題，而模板法被認為是大規(guī)模制備復眼透鏡陣列的理想方法。然而，如何制造復雜的微納結構模板、精確復制模板的微納結構、使復制的微納結構順利脫模等，這些是大規(guī)模制造復眼透鏡陣列的主要挑戰(zhàn)。此外，如何根據使用需求，有目的地改變表面微納結構的尺寸和形狀或表面的自由能，形成特定的潤濕性能，并調控表面的陷光性能，也是復眼透鏡陣列制造技術的難點。

發(fā)明內容

針對現有復眼透鏡陣列制造方法中存在的技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種采用注塑技術制造表面具有微納雙級結構的復眼透鏡陣列從而呈現疏水且陷光性能的高分子制品的方法及其應用。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下所述的技術方案。

具有微納雙級結構的疏水/陷光復眼透鏡陣列的制造方法，包括如下步驟：

(1)根據所需的微透鏡結構，制造多孔板和柔性膜疊加的柔性微透鏡陣列模板；

(2)把柔性微透鏡陣列模板固定于注塑模具型腔表面，加熱注塑模具，采用注塑機把高分子熔體注入注塑模具型腔內，對高分子熔體進行保壓、冷卻和定型，開模后取出成型的高分子制品，其表面上分布有微透鏡陣列；

(3)以步驟(2)成型的表面有微透鏡陣列的制品為模板，采用壓印設備把其微透鏡陣列壓印在超純鋁箔表面，之后對超純鋁箔進行陽極氧化，在其表面上形成納米級的孔，獲得具有微納雙級結構的復眼透鏡陣列模板；

(4)把復眼透鏡陣列模板固定于注塑模具型腔表面，加熱注塑模具，采用注塑機把高分子熔體注入注塑模具型腔內，對高分子熔體進行保壓、冷卻和定型，開模后取出成型的高分子制品，其表面上分布有微納雙級結構的復眼透鏡陣列，從而呈現疏水、陷光特性。

作為一種優(yōu)選，對步驟(1)中的柔性微透鏡陣列模板，多孔板中微特征的橫截面形狀為圓形、三角形、多邊形或多弧形；微特征的橫向尺寸、縱向尺寸和間距均為微米級，它們?yōu)楹愣ú蛔兊模驗檠貦M向和/或縱向變化的；橫向指的是垂直于微特征的深度方向，縱向指的是沿微特征的深度方向。

作為一種優(yōu)選，對步驟(1)中的柔性微透鏡陣列模板，柔性膜的厚度為微米級，材質為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯或其它樹脂。