[發明專利]仿生鯊魚皮結構的制造系統和制造方法

有效

• 申請號: 202110455913.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113134971B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 翁占坤;李韜;王深智;郭川川;董莉彤;王璐;王作斌;宋正勛;許紅梅
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B29C64/268;B29C64/286;B33Y30/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京高文律師事務所 11359
• 代理人: 曹玲柱;王冬

1.一種仿生鯊魚皮結構制造系統，其特征在于，包括：

相干激光系統，用于產生N束相干激光，N≥2；

角度架，其內部形成有中空區域，在所述中空區域側面形成有卡槽；

其中，當基片插入所述卡槽時，其第一平面朝向所述中空區域的內側，并與所述中空區域的相應面形成用于容納液態光敏材料的生長池；其第二平面朝向所述N束相干激光入射的方向，所述N束相干激光在透過所述基片后在所述第一平面的局部區域匯聚并發生干涉，令生長池內該局部區域的液態光敏材料固化形成具有干涉微結構的仿生鯊魚皮結構；

其中，所述基片的第一平面形成有掩模圖案；所述N束相干激光透過所述基片上由所述掩模圖案限定的透光區域后，在所述第一平面的相應區域匯聚并發生干涉，令生長池內該相應區域的液態光敏材料固化形成以所述掩模圖案為輪廓的仿生鯊魚皮結構。

2.根據權利要求1所述的仿生鯊魚皮結構制造系統，其特征在于，所述掩模圖案包括：呈陣列交錯分布的T×S個鯊魚鰭單元，T≥3，S≥3；

所述鯊魚鰭單元整體呈尖部朝下的三叉戟形狀，其外輪廓在同一個圓周之上，包括：中間的主鰭；以及分別位于主鰭兩側的左鰭和右鰭；其中，所述左鰭和右鰭與主鰭分離，并相對于主鰭的中線鏡像對稱。

3.根據權利要求1所述的仿生鯊魚皮結構制造系統，其特征在于，所述角度架的中空區域側面形成有M個卡槽，M≥2；

其中，所述基片可選擇性地插入所述M個卡槽其中之一以形成所述生長池，且當所述基片插入不同卡槽時，所述基片與入射的所述N束相干激光呈不同角度。

4.根據權利要求1所述的仿生鯊魚皮結構制造系統，其特征在于，所述N束相干激光的能量相同，入射所述基片的角度相同且均勻分布在以匯聚點為頂點的圓錐面上。

5.根據權利要求4所述的仿生鯊魚皮結構制造系統，其特征在于，角度θ滿足：5°≤θ≤75°，其中，角度θ為基片與入射的相干激光的法線所成角的角度。

6.根據權利要求4所述的仿生鯊魚皮結構制造系統，其特征在于，N＝3；所述相干激光系統包括：

激光器；

總反射鏡；

第一相干光路，包括：第一分束鏡；所述激光器出射的激光經由第一分束鏡分為兩束，第一束被反射至所述總反射鏡，并由所述總反射鏡反射至所述基片，成為第一束相干激光；第二束入射下一相干光路；

第二相干光路，包括：第二分束鏡、第一反射鏡、第二反射鏡；所述第一分束鏡分出激光的第二束經由所述第二分束鏡又分為兩束，第一束經由第一反射鏡、第二反射鏡、總反射鏡反射至所述基片，成為第二束相干激光；第二束入射下一相干光路；

第三相干光路，包括：第三反射鏡，所述第二分束鏡分出激光的第二束經由所述第三反射鏡、總反射鏡反射至所述基片，成為第三束相干激光；

其中，所述第一分束鏡、第二反射鏡、第三反射鏡滿足等邊三角形位置關系。

7.根據權利要求6所述的仿生鯊魚皮結構制造系統，其特征在于：

所述激光為連續激光；和/或

所述仿生鯊魚皮結構制造系統還包括：三維位移平臺，所述角度架固定于所述三維位移平臺的平臺面上；和/或

所述第一相干光路、第二相干光路和第三相干光路中的每一個均包括：聚焦透鏡和小孔光闌，兩者與同光路中其他光學元件位于同一光軸上，所述總反射鏡的光路上游，且所述小孔光闌位于所述聚焦透鏡的焦平面上。

8.一種仿生鯊魚皮結構制造方法，其特征在于，包括：

步驟A，在基片的第一平面上形成掩模圖案；

步驟B，利用權利要求1至7中任一項所述仿生鯊魚皮結構制造系統在基片上形成具有干涉微結構的仿生鯊魚皮結構。

9.根據權利要求8所述的仿生鯊魚皮結構制造方法，其特征在于，在所述步驟B中：

通過采用不同尺寸、規格的掩模圖案，控制所述仿生鯊魚皮結構的特征尺寸和周期間距；和/或

通過控制N束相干激光中各激光束的入射角度β和光強，控制所述干涉微結構的周期和仿生鯊魚皮結構的生長方式；和/或

通過控制所述基片與入射的N束相干激光的法線所成的角度θ，控制所述仿生鯊魚皮結構的生長傾角；和/或

通過控制所述N束相干激光的入射時間，控制所述仿生鯊魚皮結構的生長尺寸；和/或

通過控制N束相干激光的能量密度，控制所述仿生鯊魚皮結構的生長速率。