[发明专利]一种磁控折射率光学薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种磁控折射率光学薄膜的制备方法，属于智能材料和光学材料领域。本发明制备的光学薄膜是一种两相系统，基体相由PDMS和纳米尺度的磁性颗粒组成，纳米磁性颗粒聚集成微米尺度的团块作为第二相随机分布于基体相中；本发明提供的制备方法中，通过详细的限定磁性纳米颗粒与PDMS混合溶液的混合比例以及混合方式，适当地结合玻璃棒搅拌、超声波振荡和涡旋混匀控制第二相在基体相中的分布和形态，获得的薄膜具有良好的磁控特性，即施加磁场能显著地改变薄膜的折射率。微透镜材料的折射率会显著影响其焦距，因此使用这种光学薄膜制造的微透镜具有磁响应特性，可以通过施加磁场控制微透镜的焦距。

技术领域

本发明属于智能材料和光学材料领域，具体涉及一种磁控折射率光学薄膜的制备方法。

背景技术

磁流变弹性体(magnetorheological elastomers,MREs)是一种应用前景广阔的智能复合材料，一般由非磁性有机粘弹性基体和微米/纳米尺度的磁性颗粒组成。硅橡胶常用作MRE基体材料，聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)是其中之一。目前，PDMS基磁流变弹性体的磁性颗粒材料多选择羰基铁，其研究主要集中于力学性能。现有技术也有涉及PDMS基磁流变弹性体的磁致光学性能，但仅从理论分析的角度提到，施加磁场会导致PDMS基磁流变弹性体薄膜的折射率发生变化，没有实际的对磁场产生响应的光学薄膜的制备方案。

发明内容

为获得具有良好磁响应光学性能的材料，本发明提供了一种磁控折射率光学薄膜的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种磁控折射率光学薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1.将质量比为10:1-1.5的PDMS预聚物和固化剂混合，得到PDMS混合物。

S2.将步骤S1所得PDMS混合物与有机溶剂按质量比为1:1-1.2的比例充分混合，获得PDMS混合溶液。

S3.在步骤S2所得PDMS混合溶液中加入磁性纳米颗粒，磁性纳米颗粒的质量百分含量范围为0.5％-2.5％；混合方式为：首先用玻璃棒搅拌1-5分钟，然后放置于超声波振荡器中振荡10-30分钟，最后使用涡旋混匀器振荡1-3分钟，得到PDMS-磁性纳米颗粒混合溶液。

S4.将基片放入清洗液中，使用超声波清洗器清洗，然后烘干备用。

S5.将步骤S4的基片放置于匀胶机样品台中心位置固定，取步骤S3获得的PDMS-磁性纳米颗粒混合溶液滴于硅基片中心部位进行旋涂，得到厚度为4-500微米的PDMS-磁性纳米颗粒复合材料未固化涂膜。

S6.将步骤S5获得的PDMS-磁性纳米颗粒复合材料未固化涂膜置于恒温箱中进行固化处理，待涂膜完全固化后即获得磁控折射率光学薄膜。

进一步地，进行固化处理时，温度设置为50-100℃，时间设置为24-36小时。

进一步地，所述有机溶剂为甲苯、氯仿、或氯苯。

进一步地，所述磁性纳米颗粒为四氧化三铁或羰基铁。

进一步地，所述基片为硅基片、SU-8片、玻璃片或石英片。

进一步地，所述清洗液为甲苯或丙酮。