一种高透稳定超疏水复眼透镜的制造方法与流程

1.本发明属于微精细加工技术领域，特别涉及一种高透稳定超疏水复眼透镜的制造方法。


背景技术：

2.自然界中的昆虫复眼为超疏水自清洁视觉系统的制造提供了理想的解决方案，果蝇小眼的间隙存在很多大高径比的柔性结构，由于这种特殊的构造，不会对小眼的成像性产生影响，同时可以显著增强昆虫复眼的疏水性，使得昆虫可在恶劣环境下保持良好的视觉。当外界液滴与昆虫复眼接触时，它会悬浮在柔性结构的顶部，实现液滴与成像单元的有效“隔离”，可以确保雨天昆虫复眼的正常成像。
3.受此启发，中国专利(申请号：202010058570.1，一种多级复眼透镜的制造方法)，提出一种在微柱顶部及微透镜周围制备纳米结构的方法，纳米结构的存在可有效提高表面的疏水稳定性。但是这种方法的缺点是会很大程度上降低整个基底的光透性，在一些对透光性有要求的领域，透光性的降低将直接影响器件性能。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高透稳定超疏水复眼透镜的制造方法，通过在小间距微柱阵列间隙复合微透镜阵列，显著提高微透镜阵列的疏水稳定性；此外由于表面没有引入纳米结构，使得整个基底的光透性几乎不受影响。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种高透稳定超疏水复眼透镜的制造方法，包括以下步骤：
7.1)玻璃片使用丙酮、酒精处理，去离子水冲洗，最后氮气吹干，将光刻胶旋涂在玻璃片上，转速1000
‑
2000r/min旋涂40
‑
60s，95
‑
100℃烘5
‑
10min；重复旋涂过程，获得18
‑
25μm光刻胶薄膜，即样片一；
8.将圆孔间距40
‑
80μm，直径5
‑
20μm的掩膜板与样片一紧密压紧贴合，紫外曝光后，用质量分数为3
‰‑8‰
的氢氧化钠溶液显影30
‑
50s，流动去离子水充分清洗，氮气吹干，得样片二；
9.2)将pdms本体和固化剂质量比为10:1的液态pdms聚合物用于样片二的翻模，经过两次翻模后，得到凹微柱阵列模具，即样片三；
10.将noa紫外固化胶浇灌在样片三上，覆盖玻璃片压紧后，充分紫外曝光，得到高度为18
‑
25μm的微柱阵列，即样片四；
11.3)将样片四疏水处理后，利用高精度移动平台和显微成像系统在样片四微柱阵列间隙喷印1
‑
8次微透镜阵列，样片90
‑
100℃前烘10
‑
20min，紫外曝光80
‑
120s，90
‑
100℃后烘20
‑
40min，得微透镜和微柱阵列复合结构的样片五，即高透稳定超疏水复眼透镜。
12.本发明的有益效果为：本发明利用光刻技术与微喷印技术结合，通过高精度移动平台和显微成像系统，在小间距、大高径比微柱阵列间隙复合微透镜阵列，小间距的微柱阵
列可以显著提高表面的疏水稳定性；此外，相较于纳米结构复合提高表面稳定性方法，样片的光透性未受影响，对一些对样片透光新有要求的器件，具有广泛的应用前景。
附图说明
13.图1为实施例1制造的高透稳定超疏水复眼透镜俯视电镜图。
14.图2为实施例1制造的高透稳定超疏水复眼透镜侧视电镜图。
15.图3为实施例1制备的高透稳定超疏水复眼透镜成像图。
16.图4为液滴在实施例1高透稳定超疏水复眼透镜表面存在状态。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
18.实施例1，一种高透稳定超疏水复眼透镜的制造方法，包括以下步骤：
19.1)玻璃片使用丙酮、酒精处理，去离子水冲洗，最后氮气吹干，将光刻胶旋涂在玻璃片上，转速1500r/min旋涂45s，95℃烘5min；重复旋涂过程，获得22μm光刻胶薄膜，即样片一；
20.将圆孔间距50μm，直径10μm的掩膜板与样片一紧密压紧贴合，紫外曝光后，用质量分数为5
‰
的氢氧化钠溶液显影40s，流动去离子水充分清洗，氮气吹干，得样片二；
21.2)将pdms本体和固化剂质量比为10:1的液态pdms聚合物用于样片二的翻模，经过两次翻模后，得到凹微柱阵列模具，即样片三；
22.将noa紫外固化胶浇灌在样片三上，覆盖玻璃片压紧后，充分紫外曝光后，得到高度为22μm的微柱阵列，即样片四；
23.3)将样片四疏水处理后，利用高精度微喷印系统在样片四微柱阵列间隙喷印1次微透镜阵列，样片90℃前烘15min，紫外曝光100s，100℃后烘30min，得微透镜和微柱阵列复合结构的样片五，即高透稳定超疏水复眼透镜。
24.参照图1
‑
图4，本实施例得到高透超疏水复眼透镜，微柱阵列可实现外界污染液滴与成像单元的隔离，微透镜光滑表面保证成像质量(图3)；小间距微柱阵列可显著增强表面疏水稳定性(图4)；相较于传统复合纳米结构提高表面疏水稳定性方法，本发明方法对样片的光透性几乎无影响。在一些对透光性有要求的领域具有广泛的应用前景。
25.实施例2：将实施例1步骤1)转速设置为1000r/min旋涂60s，95℃烘10min；重复旋涂过程，获得18μm光刻胶薄膜；圆孔间距改为40μm，直径5μm，用质量分数为8
‰
的氢氧化钠溶液显影30s；将实施例1步骤2)改为得到高度为18μm的微柱阵列；将实施例1步骤3)改为喷印8次微透镜阵列，样片100℃前烘10min，紫外曝光80s，100℃后烘20min；其他步骤相同，得到高透超疏水复眼透镜和实施例1的结构类似。
26.实施例3：将实施例1步骤1)转速设置为2000r/min旋涂40s，100℃烘5min；重复旋涂过程，获得25μm光刻胶薄膜；圆孔间距改为80μm，直径20μm，用质量分数为3
‰
的氢氧化钠溶液显影50s；将实施例1步骤2)改为得到高度为25μm的微柱阵列；将实施例1步骤3)改为喷印1次微透镜阵列，样片90℃前烘20min，紫外曝光90s，90℃后烘40min；其他步骤相同，得到高透超疏水复眼透镜和实施例1的结构类似。
27.实施例4：将实施例1步骤1)转速设置为1200r/min旋涂58s，95℃烘10min；重复旋
涂过程，获得20μm光刻胶薄膜；圆孔间距改为60μm，直径15μm，用质量分数为3
‰
的氢氧化钠溶液显影50s；将实施例1步骤2)改为得到高度为20μm的微柱阵列；将实施例1步骤3)改为喷印3次微透镜阵列，样片92℃前烘18min，紫外曝光110s，98℃后烘25min；其他步骤相同，得到高透超疏水复眼透镜和实施例1的结构类似。
28.实施例5：将实施例1步骤1)转速设置为1800r/min旋涂43s，100℃烘5min；重复旋涂过程，获得20μm光刻胶薄膜；圆孔间距改为70μm，直径8μm，用质量分数为3
‰
的氢氧化钠溶液显影50s；将实施例1步骤2)改为得到高度为20μm的微柱阵列；将实施例1步骤3)改为喷印7次微透镜阵列，样片97℃前烘13min，紫外曝光120s，92℃后烘38min；其他步骤相同，得到高透超疏水复眼透镜和实施例1的结构类似。