The invention discloses a manufacturing method and application of a hydrophobic/trapped compound eye lens array with a micro-nano two-stage structure, and relates to a compound eye lens array and its manufacturing technology. The fabrication of polymer products of compound eye lens array includes the following steps: fabricating flexible microlens array template; fixing flexible microlens array template on the surface of injection mould cavity, forming microlens array product by injection molding method; imprinting microlens array on the surface of ultra-pure aluminum foil, and then anodizing on it. The compound eye lens array template with micro-nano two-stage structure was obtained by forming nano-holes on the surface of aluminum foil. The compound eye lens array template was fixed on the surface of injection mould cavity, and the compound eye lens array product was formed by injection molding method. Compound-eye lens array products have micro-nano two-stage structure on the surface, that is, they have orderly array of micro-lens arrays and densely arranged nano-column structure, thus showing hydrophobic and trapping characteristics.
【技术实现步骤摘要】
具有微纳双级结构的疏水/陷光复眼透镜阵列的制造方法及其应用
本专利技术涉及复眼透镜阵列及其制造技术,特别涉及一种采用注塑技术制造表面具有微纳双级结构的复眼透镜阵列从而呈现疏水且陷光性能的高分子制品的方法及其应用。
技术介绍
随科学技术的不断发展,微型化、集成化、阵列化成为光学系统发展的重要方向。在微纳光学元件的设计与制造中,自然界给予人类很多重要的启示,复眼透镜阵列就是从昆虫复眼获得灵感的典型例子。仿生复眼透镜阵列具有大视场、高灵敏度、高集成等突出优点,这在很大程度上弥补了双目视觉存在的视场小、可靠性低和功耗高等缺点。此外,疏水、陷光的复眼透镜阵列具有优异的自清洁和防侦测性能,在医疗、军事乃至航空航天等领域具有很大的潜在应用前景。目前,制备复眼透镜阵列的方法主要有光刻法、激光直写法、热回流法、3D打印法和模板法。前面四种方法多数存在工艺繁琐、条件苛刻、成本高和选材范围窄等问题,而模板法被认为是大规模制备复眼透镜阵列的理想方法。然而,如何制造复杂的微纳结构模板、精确复制模板的微纳结构、使复制的微纳结构顺利脱模等,这些是大规模制造复眼透镜阵列的主要挑战。此外,如何根据使用需求,有目的地改变表面微纳结构的尺寸和形状或表面的自由能,形成特定的润湿性能,并调控表面的陷光性能,也是复眼透镜阵列制造技术的难点。
技术实现思路
针对现有复眼透镜阵列制造方法中存在的技术问题,本专利技术的目的是提供一种采用注塑技术制造表面具有微纳双级结构的复眼透镜阵列从而呈现疏水且陷光性能的高分子制品的方法及其应用。为了实现上述目的,本专利技术采用如下所述的技术方案。具有微纳双级结构的疏水/陷光 ...
【技术保护点】
1.具有微纳双级结构的疏水/陷光复眼透镜阵列的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)根据所需的微透镜结构,制造多孔板和柔性膜叠加的柔性微透镜阵列模板;(2)把柔性微透镜阵列模板固定于注塑模具型腔表面,加热注塑模具,采用注塑机把高分子熔体注入注塑模具型腔内,对高分子熔体进行保压、冷却和定型,开模后取出成型的高分子制品,其表面上分布有微透镜阵列;(3)以步骤(2)成型的表面有微透镜阵列的制品为模板,采用压印设备把其微透镜阵列压印在超纯铝箔表面,之后对超纯铝箔进行阳极氧化,在其表面上形成纳米级的孔,获得具有微纳双级结构的复眼透镜阵列模板;(4)把复眼透镜阵列模板固定于注塑模具型腔表面,加热注塑模具,采用注塑机把高分子熔体注入注塑模具型腔内,对高分子熔体进行保压、冷却和定型,开模后取出成型的高分子制品,其表面上分布有微纳双级结构的复眼透镜阵列,从而呈现疏水、陷光特性。
【技术特征摘要】
1.具有微纳双级结构的疏水/陷光复眼透镜阵列的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)根据所需的微透镜结构,制造多孔板和柔性膜叠加的柔性微透镜阵列模板;(2)把柔性微透镜阵列模板固定于注塑模具型腔表面,加热注塑模具,采用注塑机把高分子熔体注入注塑模具型腔内,对高分子熔体进行保压、冷却和定型,开模后取出成型的高分子制品,其表面上分布有微透镜阵列;(3)以步骤(2)成型的表面有微透镜阵列的制品为模板,采用压印设备把其微透镜阵列压印在超纯铝箔表面,之后对超纯铝箔进行阳极氧化,在其表面上形成纳米级的孔,获得具有微纳双级结构的复眼透镜阵列模板;(4)把复眼透镜阵列模板固定于注塑模具型腔表面,加热注塑模具,采用注塑机把高分子熔体注入注塑模具型腔内,对高分子熔体进行保压、冷却和定型,开模后取出成型的高分子制品,其表面上分布有微纳双级结构的复眼透镜阵列,从而呈现疏水、陷光特性。2.按照权利要求1所述的具有微纳双级结构的疏水/陷光复眼透镜阵列的制造方法,其特征在于:对步骤(1)中的柔性微透镜阵列模板,多孔板中微特征的横截面形状为圆形、三角形、多边形或多弧形;微特征的横向尺寸、纵向尺寸和间距均为微米级,它们为恒定不变的,或为沿横向和/或纵向变化的;横向指的是垂直于微特征的深度方向,纵向指的是沿微特征的深度方向。3.按照权利要求1所述的具有微纳双级结构的疏水/陷光复眼透镜阵列的制备方法,其特征在于:对步骤(1)中的柔性微透镜阵列模板,柔性膜的厚度为微米级,材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯或聚苯乙烯。4.按照权利要求1所述的具有微纳双级结构的疏水/陷光复眼透镜阵列的制造方法,其特征在于:步骤(2)中,注塑机把高分子熔体注入固定有柔性微透镜阵列模板的注塑模具型腔内,在充模压力或同时在模具压缩力的作用下,柔性微透镜阵列模板上的柔性膜变形为弧形,冷却、定型、脱模后,在成型的高分子制品表面上形成了规整排列的微透镜阵列。5.按照权利要求1所述的具有微纳双级结构的疏水/陷光复眼透镜阵列的制备方法,其特征在于:对步骤(2)中注塑的高分子制品,表面上微透镜的直径、高度和间距为微米级,它们为恒定不变的,或为沿横向和/或纵向变化的;横向指的是垂直于微透镜的高度方向,纵向指的是沿微透镜的高度方向。6...
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