一种具有仿生复眼微结构的镜片以及微流体辅助3D打印制造微结构的制备方法与流程

一种具有仿生复眼微结构的镜片以及微流体辅助3d打印制造微结构的制备方法
技术领域
1.本发明涉及功能眼睛制备方法，尤其涉及一种具有仿生复眼微结构的镜片以及微流体辅助3d打印制造微结构的制备方法。


背景技术：

2.为抑制近视度数的加深，专利“一种眼镜片及制备方法、眼睛”，申请号202110843536.x，将有通孔阵列的掩盖膜覆盖在处方镜片上，然后在覆盖有掩盖膜的处方镜片上进行镀膜，形成微透镜阵列，该技术在制备多层微透镜阵列时需更换多个掩盖膜并进行多次镀膜，增加了制备成本和制备时间；专利“一种新优学多焦点聚氨酯镜片的制造方法”，申请201910710179.2，在镜片表面面型采用三层椭圆区域，第一区域为处方镜片，第二区域为非连续分布的多个独立的凸起圆顶，第三区域与第二区域相同，该技术的中心椭圆区域与常规镜片相同，仅在第二、三区域制造微结构阵列，与中心区域也分布有未接够的镜片相比，其矫正和预防近视的能力会有所降低，该技术的第二、三区域均为非连续分布的凸起微结构，增加了制造成本；专利“微透镜周边离焦眼镜片”，申请号201921885349.2，将眼镜片划分为多个区域，只在其中几个区域内制备微结构，并可采用3d打印技术获得眼镜片。但是由于该技术并未对中心区域制备微结构，致使中心区域所成的像与周边微结构区域所成的像的偏差过大，会使佩戴者产生不适的情况。
3.此外，现有技术制备出的模具都只适应于特定曲率半径的眼镜片，如此，针对市面上多种曲率半径的眼镜片，就需制备出多种规格的模具，不仅会增加资源的消耗，也会增加制造成本。
4.为解决以上问题，本发明利用微流体辅助3d打印技术制备微结构，不仅精度更高，而且更加便捷和高效，兼容性更高。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明旨在提供一种增强人眼适应度并减少制作成本的具有仿生复眼微结构以及微流体辅助3d打印技术制造微结构的制备方法技术方案：本发明包括以下步骤：1）利用3d打印技术制备带有圆柱阵列的开口曲面模具；2）在步骤1）所述模具内注入丙烯酸聚合物，在离心力的作用下，分离部分丙烯酸聚合物，在剩余丙烯酸聚合物填充圆柱阵列后，圆柱阵列深度达到目标值时，停止离心作用；3）在微流体技术表面张力的作用下，使圆柱阵列内的丙烯酸聚合物下凹，待下凹后的曲面半径满足要求后，对其固化，制备出具有仿生复眼微结构的开口曲面模具；4）根据设计参数，在步骤3)所述模具内的相应范围注入树脂，利用微流体技术控
制圆柱内的树脂，使其溢出一定高度；5）将眼镜片扣在模具内，经树脂固化后，取出眼镜片，得到带有仿生复眼微结构的眼睛片。
6.所述仿生复眼微结构与主体镜片的屈光度偏差为1~5d。
7.所述仿生复眼微结构，其单个微结构的直径为200~500um，高度为100~500um，相邻复眼微结构圆心之间的距离为其直径的1~2倍。
8.所述离心力以转速形式控制，根据权利要求3所述的参数，转速应控制在800~1200rpm。
9.所述步骤4）中，圆柱内树脂的溢出高度为100~300um；所述仿生复眼微结构的最外围微结构的中心垂线与镜片中心垂线的夹角范围在60
°
~80
°
之间；所述步骤3）中树脂的下凹弧度为30
°
~70
°
；所述具有仿生复眼微结构的开口曲面模具，其曲率半径为眼镜片曲率半径的1~2倍；所述仿生复眼微结构以同心圆环或多边形结构分布于镜片前表面；所述同心圆环的环数为5~30，同心圆环等间隔分布，间隔为1~2.5mm，最内环的半径为1.5~3mm，相邻层多边形的间隔为1~2mm；所述多边形的边数为4~10，层数为5~30，最内层多边形的内接圆的半径为2~4mm；所述3d打印方法采用光固化工艺，沿带有圆柱阵列的开口曲面眼镜片模具的三维模型进行逐点打印，形成单层固化，然后逐层堆叠，直至完成模型打印。
10.有益效果：本发明利用微流体辅助3d打印技术制备仿生复眼微结构，其具有更高的精度，可以更好的矫正屈光度的不正发展；利用3d打印技术可更容易制备出仿生复眼微结构模具并可重复使用，极大降低生产复杂度和制作成本；由于本发明的模具曲率大于眼镜片曲率，所以，通过本发明的方法可在任意眼镜片上制备仿生复眼为结构。
附图说明
11.图1 仿生复眼微结构眼镜片制备流程图。
12.图2 同心圆环分布式的仿生复眼微结构图。
13.图3 多边形分布式的仿生复眼微结构图。
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明做进一步说明。
15.本发明包括主体镜片14、具有圆柱阵列的开口曲面模具11、利用微流体制备的仿生复眼微结构模具12。利用3d打印技术制备出具有圆柱阵列的开口曲面模具11，单个圆柱直径的范围在200~500um，深度在20~550um，相邻两个圆柱之间的距离为单个圆柱直径的1~2倍，最外围圆柱的中心垂线与主体镜片中心垂线之间的夹角为60
°
~80
°
，开口曲面的曲率为眼镜片曲率的1~2倍；在具有圆柱阵列的开口曲面模具11内注入丙烯酸聚合物，通过控制转速分离出模具内的部分丙烯酸聚合物，转速控制在800~1200rpm，使圆柱经剩余丙烯酸聚合物填充后的高度在10~500um；利用微流体技术，在表面张力的作用下，圆柱内的树脂会下
凹，下凹后的弧度达到30
°
~70
°
时，对模具进行固化，得到仿生复眼微结构的模具12；通过微流体技术向圆柱内注入树脂，使其溢出圆柱的高度达到30~100um，将眼镜片14需要制备仿生复眼微结构的区域与注入树脂的仿生复眼微结构模具13进行紧密接触，待树脂固化后脱模，得到具有仿生复眼微结构的眼镜片15，仿生复眼微结构16与主体镜片14屈光度的偏差为1~5d；仿生复眼微结构16以同心圆环式分布21，或多边形式分布31。所述同心圆环21的环数为5~30，同心圆环等间隔分布，间隔为1~2.5mm，最内环的半径为1.5~3mm；所述多边形31的边数为4~10，层数为10~30，最内层多边形的内接圆的半径为2~4mm。
16.本发明的仿生复眼微结构的制备方法，包括以下步骤：1） 利用3d打印技术制备带有圆柱阵列的开口曲面模具11；2）在步骤1）所述模具内注入丙烯酸聚合物，在离心力的作用下，分离部分丙烯酸聚合物，在剩余丙烯酸聚合物填充圆柱阵列后，圆柱阵列深度达到目标值时，停止离心作用；3） 在微流体技术表面张力的作用下，使圆柱阵列内的丙烯酸聚合物下凹，待下凹后的曲面半径满足要求后固化，制备出具有仿生复眼微结构的开口曲面模具12；4）根据设计参数，在步骤3)所述模具内的相应范围注入树脂，利用微流体技术控制圆柱内的树脂，使其溢出一定高度；5） 将眼镜片14扣在模具13内，经树脂固化后，取出眼镜片，得到带有仿生复眼微结构的眼睛片15实施例1：本实施例中，制备仿生复眼微结构眼镜片的具体流程为：(1) 利用3d打印技术制备出具有圆柱阵列的开口型曲面模具，曲面模具的曲率半径为眼镜片的2倍；(2) 在步骤1）所述的模具内注满树脂，设置转速为950rpm，在离心力作用下分离出部分树脂，在剩余树脂填充圆柱后，圆柱的深度为200um时，停止离心；(3) 在微流体技术表面张力的作用下，圆柱内的树脂下凹，待下凹后的弧度达到60
°
时，开始固化；(4) 利用微流体技术在步骤3）所述模具的圆柱内注入树脂，在树脂溢出圆柱的高度为200um时，停止微流体作用；(5) 将眼镜片需要制备微结构的区域与模具进行紧密接触，待树脂固化后进行脱模，得到具有仿生复眼微结构的眼镜片。
17.如图2所示，本实施例中仿生复眼微结构以同心圆环式21分布在主体镜片的中心区域，同心圆环的数量为8，最小圆环的半径为1.5mm，相邻圆环之间的间隔相等，间隔宽度为1.5mm；单个微结构的直径为300um，同一圆环内相邻两个微结构之间的距离为500um；仿生复眼微结构与主体镜片之间的偏差为2.5d；最外围微结构的中心垂线与镜片中心垂线之间的夹角为60
°
。
18.实施例2：本实施例中，制备仿生复眼微结构眼镜片的具体流程为：(1) 利用3d打印技术制备出具有圆柱阵列的开口型曲面模具，曲面模具的曲率半径为眼镜片的2倍；
(2) 在步骤1）所述的模具内注满树脂，设置转速为950rpm，在离心力作用下分离出部分树脂，在剩余树脂填充圆柱后，圆柱的深度为200um时，停止离心；(3) 在微流体技术表面张力的作用下，圆柱内的树脂下凹，待下凹后的弧度达到60
°
时，开始固化；(4) 利用微流体技术在步骤3）所述模具的圆柱内注入树脂，在树脂溢出圆柱的高度为200um时，停止微流体作用；(5) 将眼镜片需要制备微结构的区域与模具进行紧密接触，待树脂固化后进行脱模，得到具有仿生复眼微结构的眼镜片。
19.如图3所示，本实施例中仿生复眼微结构以六边形式31分布在主体镜片的中心区域，六边形的层数为7，最内层六边形的内接圆的半径为3mm，相邻两层六边形之间的间隔相等，间隔宽度为1mm；单个微结构的直径为350um，同一六边形内相邻两个微结构之间的距离为550um；仿生复眼微结构与主体镜片之间的偏差为2.3d；最外围微结构的中心垂线与镜片中心垂线之间的夹角为65
°
。
20.本发明利用微粒体技术辅助3d打印技术制备的仿生复眼微结构，其精度更高，制作工艺更简单；仿生复眼微结构的屈光度与主体镜片的屈光度不同，可增强人眼的适应度，培养良好用眼习惯；利用3d打印技术制备出来的仿生复眼微结构模具，精度高并可重复利用，在提高制作精度的基础上，降低制作成本和工艺复杂度；本发明的模具曲率大于眼镜片的曲率，所以可在任意眼睛片上制备仿生复眼微结构，兼容性高。