[发明专利]一种基于超浸润的微透镜阵列芯片及其制备方法和相关适配体传感器

说明书

本发明属于功能材料技术领域，公开了一种基于超浸润的微透镜阵列芯片及其制备方法和相关适配体传感器。制备方法包括步骤：在烧杯中加入聚酯丙烯酸，持续搅拌下加入甲基丙烯酸羟乙酯和TPO引发剂，搅拌均匀后得到浆料；采用3D打印微液滴技术将浆料滴在基于超浸润技术制备的不同浸润表面；用紫外灯照射固化得到一系列的微透镜阵列芯片。适配体传感器包括上夹片、PDMS胶体、载玻片、垫圈和下夹片，PDMS胶体安装于上夹片下方，垫圈安装于下夹片上方，PDMS胶体和垫圈夹着载玻片；上夹片和PDMS胶体为中空结构，PDMS胶体的下表面边缘凸起与垫圈匹配。本发明可实现简单快捷、定制化地制备光学参数可控的微透镜阵列芯片。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种基于超浸润的微透镜阵列芯片及其制备方法和相关适配体传感器。

背景技术

随着科技水平的不断进步，人类在图像记录、医疗仪器、军事武器和天文观测方面对光学系统的要求愈来愈高，而传统透镜的单孔径光学系统因自身结构特点、衍射极限等因素影响，其体积、集成度和观测精确度等均受到一定的限制，而且传统透镜制作成本颇大，运输十分麻烦。在这种情况下，采用新的光学器件和加工方法乃大势所趋。

近年来，微透镜阵列芯片作为微光学技术中广泛使用的光学器件，因其体积小、集成度高、扫描线性好和成本低的特点，已广泛应用于复印机扫描、全息数据储存和光传感器等场合。然而，实现不同特性参数(即焦距以及焦斑大小、光能利用率等)的微透镜阵列的快速制备仍有一定的难度。因此，开发简单快捷的微透镜阵列芯片制备技术就显得十分重要。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种基于超浸润的微透镜阵列芯片的制备方法；该方法主要通过表面浸润性来调控预聚合液滴在表面的接触角和立体形貌，实现简单快捷制备光学参数可控的微透镜阵列芯片；制备工艺简便，成本低廉，结合3D打印微液滴技术，可实现简单快捷、定制化地制备光学参数可控的微透镜阵列芯片的制备。

本发明的再一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的基于超浸润的微透镜阵列芯片。

本发明的又一目的在于提供一种与上述的基于超浸润的微透镜阵列芯片相关的适配体传感器。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于超浸润的微透镜阵列芯片的制备方法，包括以下操作步骤：

在烧杯中加入聚酯丙烯酸，然后在持续搅拌下加入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和TPO引发剂，搅拌均匀后得到浆料；采用3D打印微液滴技术将浆料滴在基于超浸润技术制备的不同浸润表面；用紫外灯照射固化得到一系列的微透镜阵列芯片。

所述聚酯丙烯酸用量为3.05g，所述甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)用量为4.575g，所述TPO引发剂用量为聚酯丙烯酸质量的1wt％。

所述搅拌均匀的时间为3分钟。

所述滴在不同的表面的每一滴浆料的量为5μL。

所述基于超浸润技术制备的不同浸润表面分别为表面1、表面2、表面3或表面4；

所述表面1是将载玻片置于蜡烛火焰上方，沉积一层黑色烟灰，然后用气相沉积法在烟灰层表面沉积一层二氧化硅层，之后600℃烧结2小时，用气相沉积法修饰上1H,1H,2,2H-全氟辛基三氯硅烷；

所述表面2是用速度为5m/sd的砂轮从横向以及竖向分别打磨载玻片1分钟，在烧杯中加入60mL的邻二氯苯以及1mL的1H,1H,2,2H-全氟辛基三氯硅烷，然后把打磨过的载玻片放入其中，浸泡6小时；

所述表面3是在烧杯中加入60mL的邻二氯苯以及1mL的1H,1H,2,2H-全氟辛基三氯硅烷，然后把没有经过处理的玻璃片放入其中，浸泡6小时；

所述表面4是没有经过任何处理的载玻片。