基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布及制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布及制备方法，投影幕布包括：PDMS柔性基底；微米级凹形反射镜阵列，形成于PDMS柔性基底的下层，包括多个间隔设置的凹形反射镜；多个纳米级沟槽疏水结构，形成于PDMS柔性基底的上层，每个纳米级沟槽疏水结构均对应于相邻的两个凹形反射镜之间，并且分别包括相间隔设置的多个沟槽和多个凸起。制备方法包括采用激光直写3D光刻技术将投影幕布结构制备到光刻胶上；基于光刻胶的结构制备PDMS模具；将PDMS模具的结构特征转印至PDMS柔性基底上；在柔性基底表面磁控溅射镀银投影幕布。本发明专利技术利用微形凹反射镜阵列和纳米级沟槽疏水结构，使投影幕布具有153.7

【技术实现步骤摘要】
基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布及制备方法


[0001]本专利技术属于投影幕布制备
，具体涉及基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布以及该基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布的制备方法。

技术介绍

[0002]投影幕布是一款广泛使用并且具备巨大商业价值的产品，在家庭影院、巨幕影院、光束整形、增强现实、虚拟现实邻域应用潜力巨大。在不同应用领域中，幕布会面临各种户外环境的考验，如幕布在户外受到环境光影响会导致投影幕布增益效果较低，从而成像效果变差；传统投影幕布需要刚性支撑，导致其使用受限制；此外，投影幕布一旦暴露在潮湿的室外环境中，水蒸气和水滴就会附着在其表面，严重干扰其成像性能。
[0003]受昆虫复眼和荷叶表面的启发，投影幕布在投影幕布表面设置有光学增益层和疏水结构层的多层微纳结构，从而提高其光学增益和疏水性能，使其在户外环境下仍有良好的成像性能，能够免受水滴干扰，并且从幕布表面离开的水滴将其表面的灰尘带走，从而达到了自清洁的功能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布以及该基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布的制备方法，利用微形凹反射镜阵列和纳米级沟槽疏水结构设计并制备出柔性投影幕布，使投影幕布具有柔性弯曲、不易凝结水滴、自清洁灰尘等优点，提高了投影幕布增益效果及亮度，扩展了投影幕布的使用场景。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：r/>[0006]一种基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布，包括：
[0007]PDMS柔性基底；
[0008]微米级凹形反射镜阵列，形成于所述PDMS柔性基底的下层，包括多个间隔设置的凹形反射镜；
[0009]多个纳米级沟槽疏水结构，形成于所述PDMS柔性基底的上层，并且每个所述纳米级沟槽疏水结构均对应于相邻的两个所述凹形反射镜之间，每个所述纳米级沟槽疏水结构分别包括相间隔设置的多个沟槽和多个凸起。
[0010]较佳地，所述多个沟槽和所述多个凸起之间为一一间隔设置。
[0011]较佳地，位于内部的所述凹形反射镜与其相邻的所述凹形反射镜之间的间隔为5um
‑
10um；和/或，所述凹形反射镜的尺寸参数满足：口径为75um
‑
85um，深度为10um
‑
14um。
[0012]较佳地，每个所述纳米级沟槽疏水结构分别包括多个沟槽和多个凸起。
[0013]较佳地，所述纳米级沟槽疏水结构的总宽度为15um
‑
25um，并且单个所述沟槽或所述凸起的参数满足：宽度不大于500nm，高度为1
‑
2um。
[0014]较佳地，相邻的所述凹形反射镜和纳米级沟槽疏水结构的尺寸参数满足：总宽度不大于100um，总高度不大于16um。
[0015]一种基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布制备方法，用于制备上述任意方案所述的基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布，所述制备方法包括以下步骤：
[0016]采用激光直写3D光刻技术将与投影幕布结构特征一致的微米级凹形反射镜阵列和纳米级沟槽疏水结构制备到光刻胶层上，得到光刻胶复制件；
[0017]基于所述光刻胶复制件制备得到PDMS模具；
[0018]将所述PDMS模具的结构特征转印至PDMS柔性基底上，得到超疏水自清洁柔性微米级凹形透镜阵列；
[0019]对转印后的PDMS柔性基底表面进行磁控溅射镀银处理，从而制备得到基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布。
[0020]较佳地，所述采用激光直写3D光刻技术将与投影幕布结构特征一致的微米级凹形反射镜阵列和纳米级沟槽疏水结构制备到光刻胶层上，得到光刻胶复制件的步骤包括：
[0021]1)在玻璃基本上匀涂光刻胶，离心速度为500rpm，离心时间30s，并静止20min；
[0022]2)将光刻胶放置在90℃热板上，放置30min；
[0023]3)将前烘后的光刻胶放置在3D激光直写光刻机中，并对其进行图案化曝光；
[0024]4)将曝光后的光刻胶进行显影，并进行烘烤，烘烤时间35s，即得到所述光刻胶复制件。
[0025]较佳地，所述基于所述光刻胶复制件制备得到PDMS模具的步骤包括：
[0026]1)计算出所需的PDMS液体质量；
[0027]2)将PDMS主剂与固化剂按10：1的比例混合并搅拌20分钟，使其充分混合；
[0028]3)将混合后的液体放入真空塔内，抽取气泡；
[0029]4)在图案化的光刻上旋涂PDMS，烘烤温度70℃，时间3h；
[0030]5)揭膜，制备得到所述PDMS模具。
[0031]较佳地，所述将所述PDMS模具的结构特征转印至PDMS柔性基底上，得到投影幕布中间件的步骤包括：
[0032]1)用等离子清洗机对PDMS模具进行等离子清洗，功率为200w，时间为30s；
[0033]2)将等离子清洗后的PDMS模具和氟硅烷一同放入真空塔内，氟硅烷为80ul；
[0034]3)抽真空并静置，时间15min；
[0035]4)在PDMS模具上旋涂PDMS，烘烤温度70℃，时间3h；
[0036]5)揭膜，制备得到所述超疏水自清洁柔性微米级凹形透镜阵列。
[0037]较佳地，所述对转印后的PDMS柔性基底表面进行磁控溅射镀银处理的步骤包括：
[0038]1)将超疏水自清洁柔性微米级凹形透镜阵列、靶材银放入磁控溅射仪规定位置；
[0039]2)通电后缓慢升温至银蒸发，镀膜过程持续时间为60s；
[0040]3)取出样品后静置3h，即制备得到基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布。
[0041]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布，由柔性材料作为基底并在其上面成功地制备了所需的微纳米结构，
具体是在PDMS柔性基底上构建了多层微纳米结构，即下层的微米级凹形反射镜阵列和上层的纳米级沟槽超疏水结构，利用了微米级凹形反射镜阵列优异的光学性能和纳米级沟槽结构的超疏水性能，使投影幕布具有柔性弯曲、不易凝结水滴、自清洁灰尘等优点，克服了现有的一般投影幕布存在的增益倍数低、不能柔性弯曲、易凝结水滴、易被灰尘污染等缺陷，提高了投影幕布增益效果及亮度，扩展了投影幕布的使用场景。
[0042]另外，本专利技术的疏水自清洁高增益柔性投影幕布制备方法，首先采用激光直写3D光刻技术只通过一次光刻曝光即可将疏水自清洁高增益柔性投影幕布的结构特征制备到光刻胶上，并且在光刻过程中，通过计算光刻的光学成像反演模型得到的曝光参数可将结构特征的误差控制较小范围内；然后，在光刻胶结构上涂抹PDMS材料，经过高温固化、揭膜即可制备得到PDMS模具；进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布，其特征在于，包括：PDMS柔性基底；微米级凹形反射镜阵列，形成于所述PDMS柔性基底的下层，包括多个间隔设置的凹形反射镜；多个纳米级沟槽疏水结构，形成于所述PDMS柔性基底的上层，并且每个所述纳米级沟槽疏水结构均对应于相邻的两个所述凹形反射镜之间，每个所述纳米级沟槽疏水结构分别包括相间隔设置的多个沟槽和多个凸起。2.根据权利要求1所述的基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布，其特征在于：所述多个沟槽和所述多个凸起之间为一一间隔设置。3.根据权利要求1或2所述的基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布，其特征在于：位于内部的所述凹形反射镜与其相邻的所述凹形反射镜之间的间隔为5um
‑
10um；和/或，所述凹形反射镜的尺寸参数满足：口径为75um
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85um，深度为10um
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14um。4.根据权利要求1或2所述的基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布，其特征在于：所述纳米级沟槽疏水结构的总宽度为15um
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25um，并且单个所述沟槽或所述凸起的参数满足：宽度不大于500nm，高度为1
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2um。5.根据权利要求1或2所述的基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布，其特征在于：相邻的所述凹形反射镜和纳米级沟槽疏水结构的尺寸参数满足：总宽度不大于100um，总高度不大于16um。6.一种基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布制备方法，用于制备权利要求1至5任一项所述的基于表面微纳结构产生光学和疏水性能的投影幕布，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：采用激光直写3D光刻技术将与投影幕布结构特征一致的微米级凹形反射镜阵列和纳米级沟槽疏水结构制备到光刻胶层上，得到光刻胶复制件；基于所述光刻胶复制件制备得到PDMS模具；将所述PDMS模具的结构特征转印至PDMS柔性基底上，得到超疏水自清洁柔性微米级凹形透镜阵列；对转印后的PDMS柔性基底表面进行磁控溅射镀银处理，从而制备得到基于表面微纳结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹皓，万辉，栾世奕，陈硕，宋毅，桂成群，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：