[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

说明书

本发明提供了一种基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，采用了设备原料较为简单的复眼模具注模加工方式生产曲面仿生复眼，设备原料成本较为低廉，并且通过对复眼模具结构的改进，能够通过使用不同微透镜模孔直径的曲面微孔阵列模板和改变设定复眼模具中隔离空间层的负压真空度，来改变复眼模具中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，从而调整注模生产的曲面仿生复眼的微透镜曲率，其制备流程操作简单，制备加工周期短，可拓展性强，能够很好的确保仿生复眼产品的制备加工精度，有效的解决了现有技术中生产不同微透镜曲率仿生复眼产品的便利性和低成本难以兼顾的问题。

技术领域

本发明涉及仿生光学技术领域，尤其涉及曲面仿生复眼制备技术，具体涉及一种基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法。

背景技术

仿生复眼受启于自然界中昆虫的主要视觉器官，在微光学领域受到了广泛关注，鉴于其具有体积小、视场角大以及灵敏度高等特点，是微光机电一体化系统的重要组成部分。复眼由数目众多的小眼构成，但其体积在微米量级，且每个小眼都具备独立的感光能力。虽然其相比于人眼其分辨率不高，但是复眼通常拥有远超人眼的视场角，最大的接近180°，为全景相机的制备提供了可能。此外复眼对运动物体具有很高的灵敏度，日常生活中苍蝇便是凭借这一特性轻易得躲避我们的攻击。仿生复眼的研究成果在军用、民事与医疗等领域已广泛应用，并拥有许多的潜在应用领域。

目前，仿生复眼的加工方法主要有直接加工法和注膜法。常用的直接加工法主要包括超精密雕刻加工方法、软光刻法、激光直写法等，这类方法的优点是能够根据需要而方便地调整设计仿生复眼上微透镜的曲率，以使得微透镜达到需要的焦距，但是这些加工方法存在着加工周期较长，设备昂贵，工艺较复杂等问题。而注膜法则是通过先制作仿生复眼加工模具，然后采用光敏聚合物注模固化后脱模取出，得到仿生复眼产品，这类方法的优点是工周期较短，设备原料简单，成本较为低廉，但往往由于仿生复眼加工模具制作成型后，其仿生复眼上微透镜的形状曲率也相应的被模具所固定，若要生产不同微透镜曲率的仿生复眼则需要重新制作相应的加工模具，因此难以实现仿生复眼产品中微透镜曲率的灵活调整加工。这就导致目前的加工技术存在着生产不同微透镜曲率仿生复眼产品的便利性和低成本难以兼顾的矛盾，而在很多不同的应用场景下，往往需要多种不同微透镜曲率和焦距的仿生复眼产品。因此，如何采用较低成本的方案方便灵活的生产出多种不同微透镜曲率的仿生复眼产品，成为了领域内的一个重要技术研究方向。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，其采用设备原料较为简单的复眼模具注模加工方式生产曲面仿生复眼，并且通过对复眼模具结构的改进，能够通过使用不同微透镜模孔直径的曲面微孔阵列模板和改变设定复眼模具中隔离空间层的负压真空度来调整注模生产的曲面仿生复眼的微透镜曲率，从而实现了低成本生产不同微透镜曲率的仿生复眼产品的技术目标，解决了现有技术中生产不同微透镜曲率仿生复眼产品的便利性和低成本难以兼顾的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于3D打印和负压模具成型的仿生复眼制备方法，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；

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；