[发明专利]一种利用仿生超疏水结构防止光学镜头结雾的方法

摘要

本发明公开了一种利用仿生超疏水结构防止光学镜头结雾的方法，涉及微细加工领域，它解决了现有的防雾手段所存在的实施成本高、附加装置多、持续时间短、防雾效果差以及不易推广的问题，本发明的方法简单来说是：在光学镜头表面上制备出仿生超疏水结构，利用仿生超疏水结构的防雾特性来防止光学镜头结雾，本发明以仿腹色蜉复眼结构为例，具体来说是：先在平面基底上制备出仿腹色蜉复眼结构，利用此结构制备出PDMS软模板，同时合成新型光敏溶胶凝胶混合玻璃材料，最后利用PDMS软模板和合成的溶胶凝胶材料在光学镜头曲面上制备出仿腹色蜉复眼结构。本发明适用于光学仪器中光学镜头的防雾领域。

主权项

1.一种利用仿生超疏水结构防止光学镜头结雾的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)平面基底上仿腹色蜉复眼结构的制备，腹色蜉的小眼可看作由上下两部分组成的，上部为半球形，下部为圆台形，半球直径、圆台上表面直径、圆台底部直径和小眼总高度分别为16μm、16μm、20μm、14μm，小眼之间呈六方紧密排列；首先将AZ9260光刻胶在低速和高速下匀胶，低速和高速分别为420r/min和3000r/min，在热板上95℃加热30min烘干后便可得到厚度为14μm的光刻胶层，然后利用光刻技术通过掩模曝光的方式在平面基底上获得底部直径20μm、顶部直径16μm的圆台结构，再通过热回流工艺将圆台结构放到140℃的热板上加热15分钟，便可制作出半球状的顶部结构，由此获得较大面积的仿腹色蜉复眼结构表面；(2)合成新型光敏溶胶凝胶混合玻璃材料，合成步骤如下：将甲基丙烯酸‑3‑(三甲氧基硅基)丙酯(3‑trimethoxysilyl propyl methacrylate)与异丙醇和水按特定比例混合，使其水解形成硅的氧化物溶胶，将金属有机物四异丙基钛与乙酰丙酮按照配方比例配制成钛的氧化物溶胶，然后，通过调整混合溶液中钛氧化物溶胶所占的比例配制出折射率为1.52的溶胶凝胶混合玻璃材料，将混合后溶液置于磁力搅拌器上搅拌，24小时后即可使用；为了使SiO2/TiO2混合溶胶凝胶材料具有光敏特性，在混合好的溶液中加入的光引发剂包括按重量比占3％的bis(2,4,6‑trimethylbenzoyl)phosphine oxide和按重量比占1％的1‑hydroxycyclohexyl phenylketone，搅拌均匀后静置30分钟经过滤蒸馏后可以得到具有一定粘度的光敏溶胶凝胶材料；(3)光学镜头上仿腹色蜉复眼结构的制备，由于多数光学镜头都是曲形的，所以实施起来比较困难，第一步，使用(1)中获得的仿腹色蜉复眼结构母版复制PDMS软模板，并将PDMS软模板上无结构的一面黏附到凹形曲面基底上并旋转涂覆合成的光敏溶胶凝胶玻璃材料；第二步，将凸形光学镜头曲面置于凹形曲面基底的PDMS软模板之上，并将两者整体在紫外光照下进行曝光，由于在溶胶凝胶材料中添加了光引发剂，所以经过紫外光照射后溶胶凝胶会产生固联反应；第三步，将两者整体置于热板上100℃加热1小时，使溶胶凝胶材料完全固化；第四步，将整个装置从热板上取下冷却至室温，然后将凸形曲面基底与PDMS软模板分离，便在凸形光学镜头表面上制得了仿腹色蜉复眼结构表面。