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一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法.pdf

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一种 制备 曲面 透镜 阵列 薄膜 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910036699

申请日:

20190115

公开号:

CN109490994A

公开日:

20190319

当前法律状态:

实质审查的生效

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效
IPC分类号: G02B3/00 主分类号: G02B3/00
申请人: 哈尔滨工程大学
发明人: 张馨月;程皓鸽;朱旭;马宁;魏浩;欧阳肖;高闪;李瑞;张智嘉;王国军
地址: 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室
优先权:
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910036699

授权公告号:

法律状态公告日:

20190412

法律状态类型:

实质审查的生效

摘要

本发明属于微光学材料工程领域,具体涉及一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法。该方法是利用表面张力以及气体的热膨胀为驱动力制备形貌可调控的曲面微透镜阵列薄膜。包括如下?#34903;瑁?#23558;具有多孔壁的管清洗干净;从管道的一?#25105;?#30456;同的速度?#20013;?#21561;具有一定温度的气体;将可热交联且具有一定粘性的聚合物涂在管的外壁上,覆盖管壁上所有的孔;?#20013;?#36890;气一段时间,待聚合物完全交联之后,剥离管壁上的膜,该膜就是曲面微透镜阵列薄膜。本发明可以一步制备出微透镜结构。该方法制备工艺简单,具有通用性,可以根据设备参数调控微透镜结构的制备面积。该方法具有通用性,且可调控实验气体的流速,温度以及聚合物的种类,制备出具有不同参数的微结构。

权利要求书

1.一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法,其特征在于,该方法包括以下?#34903;瑁??#34903;?:将具有多孔壁的管道清洗干净; ?#34903;?:从管道的一?#25105;?#30456;同的速度?#20013;?#21561;入气体,且进出口处密封不漏气; ?#34903;?:将可热固化且具有一定粘性的聚合物涂在管的外壁上; ?#34903;?:?#20013;?#36890;气一段时间,剥离管壁上的膜,该膜就是曲面微透镜阵列薄膜。 2.根据权利要求1所述的一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法,其特征在于:?#34903;?所述的具有多孔壁的管道不随温度及压力发生形变,管道壁上的孔为通孔。 3.根据权利要求1所述的一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法,其特征在于:?#34903;?所述的具有多孔壁的管道壁上孔的总面积小于管壁的面积,多孔管的通孔结构应为规则的圆形,并且各个孔之间相互独立,不相互接触。 4.根据权利要求1所述的一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法,其特征在于:?#34903;?所述的从管道的一?#25105;?#30456;同的速度?#20013;?#21561;入气体,气体的流速大于0.1m/s,气体种类为非腐蚀性气体。 5.根据权利要求1所述的一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法,其特征在于:?#34903;?所述的气体的温度大于?#34903;?中聚合物的固化温度。 6.根据权利要求1所述的一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法,其特征在于:所述?#34903;?中涂敷的聚合物完全覆盖管壁上的孔。 7.根据权利要求1所述的一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法,其特征在于:所述?#34903;?中的通气时间大于等于聚合物完全固化的时间。

说明书


一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法
技术领域


本发明属于微光学材料工程领域,具体涉及一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方
法。


背景技术


光学器件的集成化与微型化是不可阻挡的时代潮流。微透镜阵列作为光学器件中
重要的结构之一,在许多领域具有较好的应用。


微透镜结构在功能化光学器件的制备中发挥重要的作用。微透镜结构具有优异的
光学性能,并且容易集成,在光学领域、临床医学领域以及工程领域有着重要的地位。


目前制备微透镜阵列的方法很多,主要包括模板法,掩模版法,刻蚀法等。其中模
板法是一种简单,易于操作的方法,广泛应用于微透镜阵列制备中。但是传统的模板法操作
繁琐,制备流程较为复杂,难以在制备过程中对微透镜的形貌进?#26800;?#25511;。此外,传统的模板
法对模板的精度要求较高,并且模板的重复使用性较差。这些缺点限制了微透镜阵列的工
业化生产与应用。


发明内容


本发明的目的在于提供一种工艺简单,通用性强,条件温和以及重复性好,并且可
一步制备微透镜结构的制备方法。利用物质的液固表面张力以及气体的热膨胀过程,可一
步制备出可调控的微透镜阵列。


一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法,该方法包括以下?#34903;瑁?br>

?#34903;?:将具有多孔壁的管道清洗干净;


?#34903;?:从管道的一?#25105;?#30456;同的速度?#20013;?#21561;入气体,且进出口处密封不漏气;


?#34903;?:将可热固化且具有一定粘性的聚合物涂在管的外壁上;


?#34903;?:?#20013;?#36890;气一段时间,剥离管壁上的膜,该膜就是曲面微透镜阵列薄膜。


?#34903;?所述的具有多孔壁的管道不随温度及压力发生形变,管道壁上的孔为通孔。
?#34903;?所述的具有多孔壁的管道壁上孔的总面积小于管壁的面积。多孔管的通孔结构应为
规则的圆形,并且各个孔之间相互独立,不相互接触。?#34903;?所述的从管道的一?#25105;?#30456;同的
速度?#20013;?#21561;入气体,气体的流速大于0.1m/s,气体种类为非腐蚀性气体。?#34903;?所述的气体
的温度大于?#34903;?中聚合物的固化温度。所述?#34903;?中涂敷的聚合物完全覆盖管壁上的孔。
所述?#34903;?中的通气时间大于等于聚合物完全固化的时间。


本发明的有益效果在于:


本发明可以一步制备出微透镜结构。该方法制备工艺简单,具有通用性,可以根据
设备参数调控微透镜结构的制备面积。该方法具有通用性,且可调控实验气体的流速,温度
以及聚合物的种类,制备出具有不同参数的微结构。


附图说明


图1(a)为本发明的制备前的原理图。


图1(b)为本发明的制备结果示意图。


图2为本发明实施?#36947;?#30340;结果仿真模拟图。


具体实施方式


下面结合附图对本发明做进一步描述。


本发明的目的是这样实现的:


(1)将多孔管清洗干净。


(2)从管路的一端以一定的速度,?#20013;?#36890;入一定温度的空气,管道的另一端排气。
导气管与管道连接处用硅脂密封。


(3)将可热交联的聚合物涂在多孔管外侧,并且完全覆盖所有孔洞。


(4)?#20013;?#36890;气一定时间,待聚合物完全交联固化后,揭下聚合物薄膜。该薄膜就是
具有微透镜阵列的薄膜。


本发明还包括:


(1)多孔管的通孔结构应为规则的圆形,管不随温度及压力发生形变,管壁上的孔
为通孔,并且各个孔之间相互独立,不相互接触,管壁上孔的总面积小于管壁的面积。


(2)气体可以为?#25105;?#38750;腐蚀性气体,气体的温度应该大于聚合物的交联温度,气体
的流速应大于0.1m/s。


(3)聚合物应为?#25105;?#21487;热交联的聚合物,聚合物应完全覆盖多孔管外壁的孔洞。


(4)通气时间应该大于聚合物的交联固化的时间。


本发明提供一种工艺简单、条件温和、重复性好,并且可一步制备微透镜结构的方
法。


本发明利用的是物质的界面张力以及气体的热膨胀制备微透镜结构。可热固化的
液体聚合物具有一定的界面张力,不能从多孔管的管壁上的孔中渗漏到管道中。在制备过
程中,整个体系除?#31169;?#20986;气体外,处于一个封闭的状态,管道中的气体温度大于管道外的气
体的温度,由于管内气体膨胀,使液态的聚合物在孔洞周围凸起。由于气体的温度可以使聚
合物交联固化,可以使液态聚合物在凸起状态下交联固化,从而形成微透镜阵列结构。


(1)将多孔管清洗干净,管壁上孔的?#26412;?#20026;1mm。


(2)从管路的一端通入70℃的空气,管道的另一端排气,气体的速度为2m/s。导气
管与管道连接处用硅脂密封。


(3)将PDMS的预聚体与交联剂以15:1的比例混合均匀,并用真空干燥器排出液体
中的气泡。将PDMS涂在多孔管外侧,并且完全覆盖所有孔洞,涂层的总厚度为0.2mm。


(4)?#20013;?#36890;气2小时,待PDMS完全交联后,揭下PDMS薄膜。该薄膜就是具有微透镜阵
列的薄膜。


实施?#36947;?#20013;的原理图如图1所示,a为制备前的示意图,b为制备结果示意图。实施
?#36947;?#20013;的仿真模拟结果如图2所示。


关于本文
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