[发明专利]一种基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法

权利要求书

1.一种基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）采用3D打印技术制备曲面微孔阵列模板，所述曲面微孔阵列模板整体呈球冠面状，且曲面微孔阵列模板上按照预设的复眼阵列排布密度列排分布设置有若干个贯通的微透镜模孔；所述曲面微孔阵列模板采用3D打印的立体光固化成型法加以制备；

2）利用液态有机硅固化制备得到有机硅柔性薄膜，所述有机硅柔性薄膜的整体大小尺寸与所述曲面微孔阵列模板的凹侧面相匹配；

3）构建复眼模具，所述复眼模具由模具箱体装置、所述曲面微孔阵列模板和所述有机硅柔性薄膜组合构成；

所述模具箱体装置包括箱体和箱盖，所述箱体具有上端开口的中空腔室，所述曲面微孔阵列模板的周侧密封地固定安装在所述箱体的中空腔室的侧壁上，且曲面微孔阵列模板的球冠面状顶部朝下设置，从而由曲面微孔阵列模板将箱体的中空腔室分隔为上方的开放空间层和下方的隔离空间层两个部分；所述有机硅柔性薄膜贴附铺设在所述曲面微孔阵列模板的凹侧面上，并将曲面微孔阵列模板上的各个微透镜模孔密封覆盖住，使得所述隔离空间层成为密闭空间，且箱体装置还设置有连通至箱体的所述隔离空间层的真空泵，用以对隔离空间层抽真空；所述箱盖密闭的盖合在箱体的上端开口上，箱盖的下底面为球面状，当箱盖盖合在箱体上时，其球面状的下底面与曲面微孔阵列模板的凹侧面处于同球心设置状态，且箱盖的下底面与贴附铺设在曲面微孔阵列模板的凹侧面上的有机硅柔性薄膜之间留有间隙，使得箱盖的下底面与有机硅柔性薄膜之间间隔形成注模腔室空间，所述箱盖上设置有透气通孔和微流注射通道，所述透气通孔和微流注射通道分别连通至所述注模腔室空间边缘的两个相对位置处，且微流注射通道经由毛细管与一个微流注射泵相连通；

4）启动所述复眼模具的真空泵对隔离空间层抽真空，使得曲面微孔阵列模板的凹侧面上贴附铺设的有机硅柔性薄膜对应于微透镜模孔的位置处受到隔离空间层的负压作用而向下凹陷，形成微透镜型注模腔，且对隔离空间层抽真空形成负压的真空度不同，则有机硅柔性薄膜对应于微透镜模孔位置处受负压作用下凹的深度和曲率也会不同；在复眼模具的隔离空间层内达到设定的真空度后，通过微流注射泵向复眼模具的注模腔室空间内注满光敏聚合物，待固化后将其脱模取出，得到曲面仿生复眼。

2.根据权利要求1所述基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，其特征在于，所述步骤2）中采用的液态有机硅为液态聚二甲基硅氧烷，且添加有固化剂，固化剂的添加量为聚二甲基硅氧烷质量的10%~15%，由此制备得到的有机硅柔性薄膜为聚二甲基硅氧烷柔性薄膜。

3.根据权利要求2所述基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，其特征在于，制备聚二甲基硅氧烷柔性薄膜时采用旋涂法，控制旋涂仪的转速为300~1000rpm，并进行加热固化，加热温度为60~80℃，加热时间为50~70min，制备得到厚度为80~150μm的聚二甲基硅氧烷柔性薄膜。

4.根据权利要求3所述基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，其特征在于，采用旋涂法得到聚二甲基硅氧烷柔性薄膜后，先使用无水酒精浸泡20~30min，再将聚二甲基硅氧烷柔性薄膜从旋涂仪上揭下。

5.根据权利要求1所述基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，其特征在于，所述模具箱体装置中的箱盖采用液态有机硅通过模具倒模而制成。

6.根据权利要求1所述基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，其特征在于，所述步骤4）中，通过微流注射泵向复眼模具的注模腔室内注满光敏聚合物的注射速率为80~150μL/min。

7.根据权利要求1所述基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，其特征在于，所述步骤4）中采用的光敏聚合物为紫外固化光敏胶NOA81。

8.根据权利要求7所述基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，其特征在于，在通过微流注射泵向复眼模具的注模腔室空间内注满紫外固化光敏胶NOA81后，固化处理的具体方式为：将复眼模具放入紫外光设备中进行紫外光固化，紫外光曝光功率为200~400W，曝光时间为1~2min，使得紫外固化光敏胶NOA81固化。