[發明專利]一種水下抗油污微透鏡陣列及其制備方法

有效

• 申請號: 201811047699.1
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109061779B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 楊青;李敏靜;陳烽
• 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: 61211 西安智邦專利商標代理有限公司
• 代理人: 汪海艷<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種水下抗油污微透鏡陣列，包括凸透鏡陣列本體，凸透鏡陣列本體包括平面光滑區域(8)，其特征在于：

每個凸透鏡(5)周圍的平面光滑區域(8)上刻蝕粗糙區域(6)，所述凸透鏡陣列本體為超親水區域；凸透鏡陣列本體的材質為PDMS；

定義凸透鏡陣列中，凸透鏡中心位于同一直線的凸透鏡為一行或一列凸透鏡；

任意相鄰兩行或兩列凸透鏡間的平面光滑區域(8)刻蝕有粗糙區域(6)，所述粗糙區域(6)由飛秒激光掃描線構成；相鄰兩透鏡之間的距離為200um，粗糙區域(6)的寬度為60-92um。

2.一種權利要求1所述水下抗油污微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：樣品清洗及改性；

將待加工玻璃基板(1)置于清洗液中進行清洗后固定在x-y-z三維平移臺上，將飛秒激光束通過聚焦物鏡聚焦在待加工玻璃基板(1)表面，控制x-y-z三維平移臺的移動，實現對輻照點的相鄰距離以及排布方式的精確控制，使得待加工玻璃基板(1)的表面形成排列有序的燒蝕彈坑(2)；

步驟二：濕法刻蝕制備微凹透鏡陣列模板；

將經過步驟一處理后的玻璃基板浸入氫氟酸溶液，進行超聲水浴化學腐蝕，形成表面光滑的微凹透鏡陣列模板；

步驟三：PDMS模板復制法制備具有微凸透鏡陣列的PDMS樣片；

將除掉氣泡的PDMS混合液澆注在步驟二制備好的微凹透鏡陣列模板上并恒溫固化一定時間后，冷卻脫模后得到具有微凸透鏡陣列的PDMS樣片；

步驟四：激光直寫制備具有微納米復合結構修飾的微透鏡陣列；

將步驟三得到的具有微凸透鏡陣列的PDMS樣片固定在x-y-z三維平移臺上用于輔助定位的微型旋轉臺上，將飛秒激光光束通過聚焦物鏡聚焦在相鄰凸透鏡(5)間的平面光滑區域(8)；

利用飛秒激光光束進行掃描刻蝕，使得在每個凸透鏡(5)周圍的平面光滑區域(8)上形成掃描線構成的粗燥區域(6)；最終形成具有微納米復合結構修飾的微透鏡陣列；

步驟五：氧等離子改性制備具有水下抗油污特性的微透鏡陣列；

將步驟四得到的具有微納米復合結構修飾的微透鏡陣列放入等離子體刻蝕機中表面改性處理，得到具有水下抗油污特性的微透鏡陣列。

3.根據權利要求 2所述的水下抗油污微透鏡陣列的制備方法，其特征在于，步驟四中利用飛秒激光光束進行掃描刻蝕時：

定義凸透鏡中心位于同一直線的凸透鏡為一行或一列凸透鏡；

利用弓字形的掃描方式在任意相鄰兩行或兩列凸透鏡間的平面光滑區域(8)掃描，掃描完成后，使得每個凸透鏡(5)周圍均布粗糙區域(6)，形成具有微納米復合結構修飾的微透鏡陣列。

4.根據權利要求3所述的水下抗油污微透鏡陣列的制備方法，其特征在于：步驟一中飛秒激光加工功率為5-10mW，聚焦物鏡為50倍物鏡，聚焦物鏡的數值孔徑為0.60；

步驟四中，飛秒激光加工功率為20-30mW，聚焦物鏡為20倍物鏡，聚焦物鏡的數值孔徑為0.40，飛秒激光掃描速度為2000-4000μm/s，相鄰兩個掃描線之間的距離是2-4μm。

5.根據權利要求4所述的水下抗油污微透鏡陣列的制備方法，其特征在于：步驟一中，相鄰兩個燒蝕彈坑(2)中心之間的距離為200μm，燒蝕彈坑(2)排列為矩形陣列或任意相鄰的三個燒蝕彈坑(2)中心連線構成一個等邊三角形排列。

6.根據權利要求2所述的水下抗油污微透鏡陣列的制備方法，其特征在于：步驟二中氫氟酸溶液的濃度為3％-10％，超聲水浴化學腐蝕溫度在20-50℃之間；

步驟三中固化溫度為100℃，固化時間為兩小時；步驟五中在50mw的功率下刻蝕30-50s。

7.根據權利要求2所述的水下抗油污微透鏡陣列的制備方法，其特征在于：

將PDMS單體與固化劑按體積比10:1的比例混合后抽真空形成PDMS混合液；

玻璃基板為K9玻璃或熔融石英。