[发明专利]曲面复眼透镜阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学仿生技术领域，尤其是一种曲面仿生复眼透镜阵列的制备方法。

背景技术

生物复眼是由聚集在一起的一簇“小眼”所构成，具有体积小、视场角大、灵敏度高、可测速等优点，在红外探测、内窥导管、精确制导、照相机等国防、医学及民用工业中有着广阔的应用前景。目前，科学工作者们根据生物复眼的结构及其成像原理，制造出了许多光学系统仿生的曲面复眼微透镜。制造仿生复眼透镜的难点在于如何实现曲面微透镜阵列制造以及单个透镜的尺寸达到毫米量级以下，以实现复眼透镜大视场、高分辨率的三维复杂成像。

He等人利用玻璃微珠冲压辅助制备了曲面仿生微透镜阵列，形成单个曲面的直径为6mm。Jacques采用多轴激光束加工的方法，通过光刻技术实现曲面微透镜的制造，该方法需要专用制造设备，工艺复杂。Jeong提出了一种基于气压辅助微复型工艺制造曲面微透镜的方法，可以简单实现曲面复眼透镜的制造，但是在实现透镜阵列的制备时装置需要密封。吴昭利用静电力诱导导电薄膜变形，实现特定的曲面微结构，但是对导电薄膜的制备需要经过氧化、溅射、剥离、腐蚀、光刻、抛光等微细加工工艺，工艺过程复杂。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种曲面仿生复眼透镜阵列的制备方法，可以实现曲面微透镜阵列的快速、低成本制造，具有较好的可重复性与透镜微结构的可控性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种曲面仿生复眼透镜阵列的制备方法，包括以下步骤：

⑴、采用光刻热熔法在平面基底上制备出平面微透镜阵列；

⑵、将直径为1～100μm的铁粉或永磁颗粒按照40%～80%的体积分数与聚二甲基硅氧烷胶料均匀混合，按照聚二甲基硅氧烷胶料与固化剂质量比为8～12:1加入固化剂，充分搅拌后，浇注在平面微透镜阵列上；用匀胶机进行旋涂，然后水平放置进行固化，即在平面微透镜阵列上形成一层磁弹薄膜，带有与微透镜匹配的凹槽；

⑶、取下磁弹薄膜，带凹槽的面朝上固定在含有通孔阵列的非磁化基底的一面上；

⑷、在非磁化基底的另一面施加磁场，引起磁弹薄膜在通孔内形成凹陷的曲面；

⑸、将UV光固化胶浇注在磁弹薄膜的凹槽面上，并在固化胶上施加玻璃基底，然后置于紫外光下固化，脱模，即可得到曲面仿生复眼透镜阵列。

进一步地，步骤⑵中固化是在电热恒温烤箱或室温环境下完成的。

进一步地，步骤⑶中非磁化基底为不锈钢或铜板材质。

进一步地，步骤⑶中通孔形状为六边形、正方形或圆形。

进一步地，步骤⑶中非磁化基底的厚度为2～3mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过物理或化学等手段将磁性颗粒散布于固态或者凝胶状的基体中，在外加磁场或零场环境中固化后形成的新型智能材料，具有制备工艺简单、价格低廉、韧性好、硬度低、可重复变形而不发生永久性破坏，磁场可调控模量及其变形的特点。在外加磁场的作用下剪切模量相对改变量可达800%以上，并且可以产生多种模态的形变模式，其变形量随外磁场的变化而变化，进而广泛应用于智能控制、微驱动等领域中。

利用铁磁颗粒夹杂的柔性薄膜在磁场环境中的大变形行为，以及变形量可以通过磁场控制的优点，提出磁场诱导制备曲面仿生复眼透镜的方法，从制作工艺可以看出，该方法具有快速、简单、低成本、单个透镜尺寸较小等特点。

附图说明

图1至图8为本发明的制备过程中产品结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

一种磁场诱导制备曲面仿生复眼透镜阵列的方法，包括以下步骤：

1、采用传统的光刻热熔法在平面基底上制备出平面微透镜阵列，微透镜阵列指一系列直径在10～140μm的小透镜按一定规律排列组成的阵列。

2、将直径为1～100μm的铁粉或永磁颗粒按照40%～80%的体积分数与PDMS胶料均匀混合，随后按照PDMS胶料（polydimethylsiloxane 聚二甲基硅氧烷）与固化剂质量比为8～12:1加入一定量固化剂，充分搅拌后，浇注在平面微透镜上，并利用匀胶机进行旋涂，然后水平置于电热恒稳烤箱或室温环境中固化，即可在平面微透镜上形成一层一面上具有微凹槽结构的磁弹薄膜，

3、将微凹槽结构的磁弹薄膜一面朝上固定在含有通孔阵列的非磁化基底上（不锈钢、铜板等），其中，通孔的形状可以是六边形、正方形或圆形，非磁化基底的厚度为2～3mm。