CN109655945B - 一种复眼微透镜阵列及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复眼微透镜领域，并公开了一种复眼微透镜阵列及其制备方法，该制备方法包括在洁净基板上制备复眼基底微透镜阵列；然后将聚合物溶解于易挥发的溶剂中配置聚合物溶液，将其浇注在带有复眼基底微透镜阵列的基板上，通过旋涂形成一层均匀的聚合物薄膜；将基板放置在密闭容器中静置一段时间，待溶剂完全挥发后，在该复眼基底微透镜阵列表面获得呈三维蜂窝状的有序多孔结构并制备复眼微透镜，从而制得所述复眼微透镜阵列。本发明能够实现复眼微透镜阵列的快速、低成本制备，同时能够满足仿生复眼的形状、直径和冠高的高度可控。

Description

一种复眼微透镜阵列及其制备方法
技术领域
本发明属于复眼微透镜领域，更具体地，涉及一种复眼微透镜阵列及其制备方法。
背景技术
近年来，苍蝇、飞蛾等昆虫的复眼结构启发了科研工作者们多尺度微透镜的设计灵感。每只昆虫复眼由几千到上万只小眼组成，体积小、灵敏度高、可测速、具有几乎360°的观测视角和高精度的分辨能力，可应用于相机、军用雷达探测器、精确制导、红外探测等视觉系统和照明系统，在国防、医疗和商用等领域具有极其广阔的应用前景。仿生复眼结构应用在OLED等光电子器件上，具有能够实现大视场、提高光提取效率等优点；其应用于显微镜、商业相机等成像设备与军用雷达等探测器的视觉系统时，与鱼眼镜头、旋转相机、反射折射镜头等传统实现宽视角的方法相比可以避免失真，成像质量更好，灵敏度更高，而且尺寸小、结构简单；而将其应用于光源照明时，可提高亮度与照射均匀性，提高光线利用率。
复眼微透镜阵列的制备方法可分为直接加工法、模板法和变形法。其中，直接加工法通过多轴激光束或精密刀具等在曲面透镜基底上直接制造微透镜阵列，需要专用制造设备，成本高、工艺复杂；模板法利用纳米压印制作具有亚波长微结构的聚碳酸酯柔性模板，利用热挤压通过微孔阵列硅模板形成聚碳酸酯复眼微透镜阵列，所形成的仿复眼微透镜图案均匀性佳，然而模板的制作成本高，灵活性较差；变形法利用电场、磁场、气压等方式将平面微透镜阵列变形为曲面复眼微透镜阵列，需要使用特殊材料或制备特殊辅助结构，工艺过程复杂，精度可控性较差。
同时，目前大多数仿生复眼为仿苍蝇复眼圆形基底球面型微透镜，复眼基底微透镜直径为3～6mm，冠高为1～3mm，复眼微透镜直径为20～60μm，冠高为8～25μm，存在复眼微透镜占空比较低，复眼数量少，光信息接收效率低等问题，造成部分视场损失，产生球面像差。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种复眼微透镜阵列及其制备方法，其中通过利用静态呼吸图法等方法制备微透镜，可以实现复眼微透镜阵列尺寸和形状的高度可控，相应的可有效解决复眼微透镜阵列占空比较低、复眼数量少的问题，同时还具备制备快速、低成本的优势，因而尤其适用于制备复眼微透镜阵列的应用场合。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种复眼微透镜阵列的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(a)在洁净基板上制备复眼基底微透镜阵列；
(b)将聚合物溶解于易挥发的溶剂中配置聚合物溶液，将其浇注在步骤(a)获得的带有复眼基底微透镜阵列的基板上，通过旋涂形成一层均匀的聚合物薄膜；
(c)将步骤(b)获得的带有复眼基底微透镜阵列和聚合物薄膜的基板放置在密闭容器中静置一段时间，待溶剂完全挥发后，在该复眼基底微透镜阵列表面获得有序多孔结构，作为复眼微透镜的基底；
(d)在步骤(c)获得的具备有序多孔结构的复眼基底微透镜阵列上制备复眼微透镜，从而制得所述复眼微透镜阵列。
作为进一步优选地，所述步骤(a)中基板优选为玻璃板、硅基板、柔性基板或光电器件；制备复眼基底微透镜阵列的方法包括光刻胶热熔法、纳米压印法、光刻法、离子束刻蚀法、电喷印法或静态呼吸图法。
作为进一步优选地，所述步骤(a)中制备复眼基底微透镜阵列和步骤(d)中制备复眼微透镜的材料优选为环氧树脂、透明光固化类材料或热固化类材料。
作为进一步优选地，所述步骤(b)中，易挥发的溶剂优选为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷或甲苯中的一种或多种；所述聚合物优选为星型共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物或具有刚性链段的共轭高分子中的一种或多种；所述聚合物溶液的浓度优选为25mg/mL～60mg/mL；浇注的聚合物溶液的体积优选为100μL～200μL。
作为进一步优选地，所述步骤(c)密闭容器的湿度优选为70％～85％，密闭容器的温度优选为25℃～50℃，静置时间优选为30s～4min；所述复眼微透镜的基底的形状优选为圆形或正六边形。
作为进一步优选地，所述步骤(d)中制备复眼微透镜的方法优选为电流体雾化喷印法或润湿性差异法，其中所述润湿性差异法包括两种方法，一种方法为在步骤(c)中选择光刻胶溶液作为聚合物溶液，旋涂在所述带有复眼基底微透镜阵列和聚合物薄膜的基板上，从而获得孔内壁为亲水性、孔外壁为疏水性的有序多孔结构，最后通过电流体雾化喷印填充制备复眼微透镜；另一种方法为在步骤(c)中获得的具备有序多孔结构的复眼基底微透镜阵列上旋涂不同浓度的纳米粒，当纳米粒的覆盖度和厚度依次小时，复眼基底微透镜阵列的表面会分别出现Wenzel浸润态、不连续浸润态和Cassie浸润态，然后将基板浸入浓度为2.50g/L～5.83g/L的二氧化硅纳米粒子悬浮液中，拉出时由于表面上的液体处于不连续的润湿状态，该液体将自组装形成复眼微透镜。
按照本发明的另一方面，提供了一种利用上述方法制备的复眼微透镜，其特征在于，所述复眼微透镜为单个复眼微透镜或复眼微透镜阵列，该复眼微透镜中所述复眼基底微透镜阵列的直径优选为200μm～400μm，其冠高优选为40μm～150μm，所述复眼微透镜的直径优选为3μm～12μm，其冠高优选为1μm～5μm。
按照本发明的又一方面，提供了一种柔性复眼微透镜阵列薄膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(ⅰ)将聚合物溶解于易挥发的溶剂中配置聚合物溶液，将其浇注在洁净基板上，通过旋涂形成一层均匀的聚合物薄膜；
(ⅱ)将步骤(ⅰ)获得的带有聚合物薄膜的基板放置在密闭容器中静置一段时间，待溶剂完全挥发后，在该基板上形成具备有序多孔结构的薄膜，作为复眼微透镜的基底；
(ⅲ)在步骤(ⅱ)获得的具备有序多孔结构的薄膜上制备复眼微透镜；
(ⅳ)将步骤(ⅲ)获得的具有复眼微透镜的薄膜剥离，将其光滑面朝上固定在含有通孔阵列的基底上，并在通孔两侧施加大小不同的电场、磁场或气压，使该薄膜在通孔处发生变形，形成复眼基底微透镜阵列轮廓；
(ⅴ)利用电流体按需点喷法将溶液填充到步骤(ⅳ)中的复眼基底微透镜阵列轮廓中形成复眼基底微透镜阵列，加热固化后制得所述柔性复眼微透镜阵列薄膜。
作为进一步优选地，所述步骤(i)中基板优选为玻璃板、硅基板、柔性基板或光电器件，易挥发的溶剂优选为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷或甲苯中的一种或多种，所述聚合物优选为星型共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物或具有刚性链段的共轭高分子中的一种或多种，所述聚合物溶液的浓度优选为25mg/mL～60mg/mL，浇注的聚合物溶液的体积优选为100μL～200μL；所述步骤(ⅱ)中密闭容器的湿度优选为70％～85％，密闭容器的温度优选为25℃～50℃，静置时间优选为30s～4min，获得的复眼微透镜的基底形状优选为圆形或正六边形；所述步骤(ⅱ)中制备的所述步骤(ⅲ)中制备复眼微透镜和步骤(ⅴ)中制备复眼基底微透镜阵列的材料优选为环氧树脂、透明光固化类材料或热固化类材料。
按照本发明的再一方面，提供了一种利用上述方法制备的柔性复眼微透镜阵列薄膜。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明提供了一种复眼微透镜阵列的制备方法，其中首先通过光刻胶热熔法、纳米压印法、光刻法、离子束刻蚀法、电喷印法或静态呼吸图法制备复眼基底微透镜阵列，能够简单快速地形成直径为200μm～400μm，冠高为40μm～150μm的复眼基底微透镜阵列，然后利用聚合物薄膜挥发的方法在复眼基底微透镜阵列表面形成有序多孔结构，通过控制其形状和直径可以有效控制复眼微透镜的直径，最后通过电流体雾化喷印法或润湿性差异法在该有序多孔结构上精准制备复眼微透镜，在直径相同的情况下能够获得不同冠高的复眼微透镜，制得的复眼微透镜的直径为3μm～12μm，冠高为1μm～5μm，该方法能够实现复眼微透镜阵列的快速、低成本制备，同时能够满足仿生复眼的形状、直径和冠高的高度可控；
2.利用本发明提供的方法制备的复眼微透镜阵列尺寸小、占空比高，并且复眼数量多，因此能够有效提高光信息的接收效率，减少视场损失和球面像差；
3.尤其是，本发明利用的静态呼吸图法可以通过改变孔排列间距、孔深度和孔大小，有效改变复眼基底微透镜阵列的占空比和高径比，并且通过控制微孔的形状为圆形或六边形，进而控制复眼基底微透镜阵列的基底形状；而光刻胶热熔法、纳米压印法、离子束刻蚀法、电喷印法和光刻法在制备复眼基底微透镜阵列时，通过设置工况参数能够实现对复眼微透镜阵列占空比和高径比的有效控制；在制备复眼微透镜时，通过选取不同浓度和体积的聚合物溶液，并且改变密闭容器中的湿度和温度，可以实现对有序多孔结构中孔径大小的控制，进而控制复眼微透镜的直径，并且采用电流体雾化喷印法或润湿性差异法能够准确控制其冠高；
4.此外，本发明还提供了一种柔性复眼微透镜阵列薄膜的制备方法，通过静态呼吸图法制备具有复眼微透镜的薄膜，能够有效控制复眼微透镜的占空比和冠高，然后通过在通孔两侧施加大小不同的电场、磁场或气压从而形成复眼基底微透镜轮廓，并利用电流体按需点喷法制备复眼基底微透镜阵列，其中通过调节通孔两侧电场、磁场或气压的大小可以获得不同冠高的复眼基底微透镜阵列，并通过调节通孔的孔径获得不同直径的复眼基底微透镜阵列，具有较好的准确性和灵活性。
附图说明
图1是本发明提供的制备复眼微透镜阵列的流程图；
图2是本发明提供的制备柔性复眼微透镜阵列薄膜的流程图；
图3是本发明实施例1中基于静态呼吸图法在基板上制备具有通孔结构的PS蜂窝状有序多孔膜的示意图；
图4是本发明实施例1中在有序多多孔膜上滴加微透镜溶液形成复眼基底微透镜阵列的示意图；
图5是本发明实施例1中利用二氯甲烷冲洗基板后获得具有复眼基底微透镜阵列的示意图；
图6是本发明实施例1中基于静态呼吸图法在复眼基底微透镜阵列上形成蜂窝状有序多孔结构的过程示意图；
图7是本发明实施例1中利用电流体雾化喷印法填充复眼基底微透镜阵列上的有序多孔结构，形成复眼微透镜阵列的示意图；
图8是本发明实施例2中利用湿润性差异法制作复眼微透镜的过程示意图；
图9是发明实施例3中制备柔性复眼微透镜阵列薄膜的过程示意图；
图10(a)～(b)是本发明制备的有序多孔结构为圆形或六边形的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明提出了一种复眼微透镜阵列的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(a)在洁净基板上利用光刻胶热熔法、纳米压印法、光刻法、离子束刻蚀法、电喷印法或静态呼吸图法制备复眼基底微透镜阵列，该复眼基底微透镜阵列的直径优选为200μm～400μm，冠高优选为40μm～150μm；
更具体地，制备单个复眼微透镜时，只需在洁净基板上制备单个复眼基底微透镜，制备复眼微透镜阵列时，则需在洁净基板上制备复眼基底微透镜阵列；
(b)将聚合物溶解于易挥发的溶剂中，配置浓度为25mg/mL～60mg/mL的聚合物溶液，通过微量进样器取100μL～200μL的聚合物溶液浇注在步骤(a)获得的带有微透镜的基板上，用匀胶机进行旋涂，形成一层均匀的聚合物薄膜；
(c)将步骤(b)获得的带有复眼基底微透镜阵列和聚合物薄膜的基板放置在湿度优选为70％～85％，温度优选为25℃～50℃的密闭容器中，静置30s～4min，待溶剂完全挥发后，即在该复眼基底微透镜阵列表面获得呈三维蜂窝状的有序多孔结构，该有序多孔结构作为复眼微透镜的基底；
(d)在步骤(c)获得的具备有序多孔结构的复眼基底微透镜阵列上制备复眼微透镜，从而制得所述复眼微透镜阵列，该复眼微透镜的直径优选为3μm～12μm，其冠高优选为1μm～5μm。
进一步，所述步骤(a)中基板优选为玻璃板、硅基板、柔性基板(如PDMS基板、PI基板等)或光电器件(如OLED面板)。
进一步，所述步骤(a)中制备复眼基底微透镜阵列和步骤(d)中制备复眼微透镜的材料优选为环氧树脂、透明光固化类材料(如亚克力)或热固化类材料(如PDMS)。
进一步，所述步骤(b)中易挥发的溶剂优选为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷或甲苯中的一种或多种；所述聚合物优选为星型共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物或具有刚性链段的共轭高分子中的一种或多种，如非极性的聚苯乙烯(PS)、光刻胶、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)嵌段聚合物等。
进一步，所述步骤(c)中复眼微透镜的基底的形状优选为圆形或正六边形；
如图10(a)～(b)所示，当复眼微透镜的基底的形状为正六边形时，将所述聚合物溶液与无机前驱体(如SiO2前驱体APTES)混合，溶剂完全挥发后形成如图10(a)所示圆形的有序多孔结构，将基板光交联4h，然后在500℃的N2氛围下高温煅烧，聚合物基体作为结构模板，煅烧时被APTES分解的SiO2替代，最终制得如图10(b)所示具有高度规整的正六边形的复眼微透镜的基底。
进一步，所述步骤(d)中制备的复眼微透镜的方法优选为电流体雾化喷印法或润湿性差异法；
更具体地，制备高径比(冠高与直径之比)较小(冠高约为1μm～3μm)的复眼微透镜时，可利用电流体雾化喷印模式直接填充制备，通过设置适当的电喷印参数，在所述复眼基底微透镜阵列的有序多孔结构上，一次性填充复眼微透镜，制备复眼微透镜并对其进行固化，最后使用二氯甲烷冲洗去除聚合物膜；
制备高径比较大(冠高约为3μm～5μm)的复眼微透镜时，可利用湿润性差异法进行制备，所述湿润性差异法包括两种方法，一种方法的制备过程为：在步骤(c)中选择与水不相溶的低沸点有机溶剂制备光刻胶溶液作为聚合物溶液，旋涂在所述带有复眼基底微透镜阵列和聚合物薄膜的基板上，从而获得三维蜂窝状的有序多孔结构，由于光刻胶微相分离，因此孔内壁为亲水性、孔外壁为疏水性，最后通过电流体雾化喷印填充制备复眼微透镜并进行固化；
所述湿润性差异法的另一种方法的制备过程为：在具备有序多孔结构的复眼基底微透镜阵列上旋涂不同浓度的纳米粒，当纳米粒的覆盖度和厚度依次减小时，复眼基底微透镜阵列表面会分别出现Wenzel浸润态(液体填满微孔结构并在表面形成连续薄膜)、不连续浸润态(液体不进入微孔中，在表面形成微透镜)和Cassie浸润态(液体不进入微孔中，在表面形成连续薄膜)，选择浓度约为2.50g/L～5.83g/L的二氧化硅纳米粒子悬浮液，其中二氧化硅纳米粒直径约为14nm，当将基板浸入小微透镜溶液中，拉出时，由于表面上的液体处于不连续的润湿状态，将自组装形成复眼微透镜。
如图2所示，本发明还提供了一种柔性复眼微透镜阵列薄膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(ⅰ)将聚合物溶解于易挥发的溶剂中，配置浓度为25mg/mL～60mg/mL的聚合物溶液，通过微量进样器取100μL～200μL的聚合物溶液浇注在洁净基板上，通过旋涂形成一层均匀的聚合物薄膜；
(ⅱ)将步骤(ⅰ)获得的带有聚合物薄膜的基板放置在湿度为70％～85％，温度为25℃～50℃的密闭容器中，静置30s～4min，待溶剂完全挥发后，在该基板上形成具备有序多孔结构的薄膜，作为复眼微透镜的基底；
(ⅲ)在步骤(ⅱ)获得的具备有序多孔结构的薄膜上制备复眼微透镜；
(ⅳ)将步骤(ⅲ)获得的具有复眼微透镜的薄膜剥离，将其光滑面(无复眼微透镜的一面)朝上固定在含有通孔阵列的基底上，并在通孔两侧施加大小不同的电场、磁场或气压，使该薄膜在通孔处发生变形，形成复眼基底微透镜阵列轮廓；
(ⅴ)利用电流体按需点喷法将溶液填充到步骤(ⅳ)中的复眼基底微透镜阵列轮廓中形成复眼基底微透镜阵列，加热固化后制得所述柔性复眼微透镜阵列薄膜。
进一步，所述步骤(i)中基板优选为玻璃板、硅基板、柔性基板或光电器件，易挥发的溶剂优选为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷或甲苯中的一种或多种，所述聚合物优选为星型共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物或具有刚性链段的共轭高分子中的一种或多种。
进一步，所述步骤(ii)中复眼微透镜的基底的形状优选为圆形或正六边形。
进一步，所述步骤(ⅰ)中制备带有复眼微透镜的薄膜和步骤(ⅲ)中制备复眼基底微透镜阵列优选采用环氧树脂、透明光固化类材料或热固化类材料。
进一步，通过调节气压等参数可以控制复眼微透镜阵列的尺寸参数，公式为：
R＝(b2+4H2)/8H (1)
式中，R为复眼基底微透镜阵列的曲率半径，b为基板的通孔直径，H为复眼基底微透镜阵列的冠高，通过调节气压控制H，即可得到不同曲率半径的复眼基底微透镜阵列，因复眼微透镜体积守恒，可通过控制薄膜上复眼微透镜的半径和冠高，调节变形后的曲面上复眼微透镜的半径和冠高。
现以具体的复眼微透镜阵列的制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
如图3～7所示，制备曲面复眼微透镜阵列的步骤包括：
(a)利用静态呼吸图法制备复眼基底微透镜阵列：
首先称取一定量的聚苯乙烯(PS)置于容量瓶中，加入一定量的甲苯，密封后经过超声波震荡溶解，配置成质量浓度为25mg/mL的PS甲苯溶液，利用微量进样器取200μL的PS甲苯溶液均匀旋涂在在2cm×2cm的基板上；
然后在25mL配备塞子的直口玻璃瓶中加入2mL蒸馏水，将一个塑料支架放入玻璃瓶中，用塞子密封直至瓶内水蒸气达到70％的湿度，将所述基板置于支架上，使基板比水位高1cm，然后盖上塞子密封，在25℃下静置30s，待甲苯完全挥发后，得到如图3所示的具有通孔结构的PS蜂窝状有序多孔膜1，孔直径为400μm，孔间隙约为10μm；
最后将环氧树脂类透镜溶液置于注射器中并固定在电喷印平台上，调整电喷印参数，其中喷嘴外径为380μm，喷嘴距离基板高度为0.4mm～0.6mm，选择偏置为300V、幅值为700V、占空比为20％、频率为20Hz的方波电压，并设置平台的运动轨迹，然后将环氧树脂类透镜溶液电喷在所述PS蜂窝状有序多孔膜上，制得如图4所示的直径约为400μm，冠高约为40μm的复眼基底微透镜阵列2，并在紫外固化箱内利用紫外线照射15s进行固化，用二氯甲烷冲洗基板使PS模板溶解、脱离，得到如图5所示具有复眼基底微透镜阵列的基板；
(b)将PS-PAA二嵌段共聚物(PS和PAA嵌段的相对分子量分别为9000g/mol和2500g/mol)溶解在二硫化碳有机溶剂(CS2)中，然后用二氯甲烷的极性溶剂配置成浓度为60mg/mL的聚合物溶液，通过用微量进样器将200μL的所述聚合物溶液浇铸到所述步骤(a)获得的带有复眼基底微透镜阵列的基板上，用匀胶机进行旋涂，形成一层均匀的聚合物薄膜；
(c)将步骤(b)获得的带有复眼基底微透镜阵列和聚合物薄膜的基板放置在湿度为85％的密闭容器中，在50℃下静置4min，带溶剂完全挥发后，在复眼基底微透镜阵列上形成直径约为3μm，间距约为1μm，深度约为1.5μm的蜂窝状有序多孔结构；
形成蜂窝状有序多孔结构的过程如图6所示，溶剂快速蒸发，水蒸气在聚合物溶液3表面凝结，形成微小的球状液滴4，液滴在聚合物溶液3表面自组装形成有序的阵列，聚合物沉淀在水/有机溶液界面，水和溶剂完全挥发后，在聚合物膜上形成蜂窝状有序多孔结构；
(d)如图7所示，利用电流体雾化喷印法填充制备复眼微透镜阵列：将环氧树脂类透镜溶液置于注射器中并固定在电喷印平台上，调整电喷印参数，喷嘴外径为40μm，喷嘴距离基板高度为2mm～5mm，选择2000V直流电压，设置运动平台的运动轨迹，即可制得直径约为3μm，冠高约为1μm的复眼微透镜，然后在紫外固化箱内使用紫外线照射15s对微透镜阵列进行固化，最后用二氯甲烷冲洗使PS-PAA模板溶解、脱离，得到所述复眼微透镜阵列5。
实施例2
利用实施例1中步骤(a)～(c)的方法制得具有蜂窝状有序多孔结构的复眼基底微透镜阵列，然后利用图8所示的利用湿润性差异法制备高径比更大的复眼微透镜：
在具有蜂窝状有序多孔结构的复眼基底微透镜阵列表面旋涂浓度为4.2g/L的二氧化硅纳米粒子悬浮液，控制旋涂的硅纳米颗粒6的厚度约为250nm，二氧化硅纳米颗粒6直径约为14nm，形成不连续湿润度表面；然后将基板进入微透镜溶液7，随后拉出基板，溶液自组装形成冠高约为1.5μm的复眼微透镜8，并最终获得所述复眼微透镜阵列。
实施例3
如图9所示，制备柔性复眼微透镜阵列薄膜的步骤包括：
(ⅰ)将聚苯乙烯(PS)和两亲性聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧丙烷(P123)三嵌段共聚物按照7:2的比例混合后溶解于二氯甲烷的极性溶剂中，配置成50mg/mL的聚合物溶液，用微量进样器将100μL聚合物溶液浇注在玻璃基板上，通过旋涂形成一层均匀的聚合物薄膜；
(ⅱ)将步骤(ⅰ)获得的带有聚合物薄膜的基板放置在湿度为80％的密闭容器中，在40℃下静置2min，待二氯甲烷完全挥发后，在该基板上获得具备无通孔结构的蜂窝状有序多孔PS薄膜，作为复眼微透镜的基底；
(ⅲ)使用电流体电喷的方法将热固化类材料(PDMS预聚体)滴加至PS薄膜上，喷嘴外径为30μm，喷嘴距离基板高度为0.4mm～0.6mm，选择偏置为400V，幅值为700V，占空比为50％，频率为20Hz的方波电压，设置运动平台以设定轨迹运动，然后在60℃的烘箱固化反应3h，之后用二氯甲烷冲洗以促进PS模板的溶解和脱离，得到具有复眼微透镜阵列的PDMS薄膜9，薄膜厚度小于500μm。复眼微透镜直径约为3μm，冠高约为1μm，复眼微透镜间距在1μm左右；
(ⅳ)将具有复眼微透镜阵列的PDMS薄膜9光滑面朝上固定在含有通孔阵列的基底上，其中通孔的形状为圆形，直径为200μm，基底的厚度为2mm～3mm，在基底上方施加气压，通过改变薄膜两侧的气压使薄膜在通孔处发生变形，形成直径约为200μm，冠高约为40μm的复眼基底微透镜阵列轮廓；
(ⅴ)将PDMS预聚体溶液置于注射器中并固定在电喷印平台上，调整电喷印参数，其中喷嘴外径为380μm，喷嘴距离基板高度为3mm～6mm，选择偏置为300V，幅值为900V，占空比为40％，频率为40Hz的方波电压，设置运动平台的运动轨迹，然后将PDMS预聚体溶液通过电流体电喷法填充到该复眼基底微透镜阵列轮廓中，最后置于烘箱中加热至60℃固化反应3h，制得所述柔性复眼微透镜阵列薄膜。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复眼微透镜阵列的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（a）在洁净基板上制备复眼基底微透镜阵列；
（b）将聚合物溶解于易挥发的溶剂中配置聚合物溶液，将其浇注在步骤（a）获得的带有复眼基底微透镜阵列的基板上，通过旋涂形成一层均匀的聚合物薄膜；
（c）将步骤（b）获得的带有复眼基底微透镜阵列和聚合物薄膜的基板放置在密闭容器中静置一段时间，待溶剂完全挥发后，在该复眼基底微透镜阵列表面获得具备有序多孔结构的薄膜；
（d）在步骤（c）获得的具备有序多孔结构的薄膜的复眼基底微透镜阵列上旋涂浓度为2.50g/L～5.83g/L的二氧化硅纳米粒子悬浮液，其中二氧化硅纳米粒直径为14nm，当二氧化硅纳米粒子的覆盖度和厚度依次减小时，复眼基底微透镜阵列表面会分别出现Wenzel浸润态、不连续浸润态和Cassie浸润态，将经过以上处理的基板浸入透明光固化类材料的溶液或热固化类材料的溶液中，拉出时，由于所述复眼基底微透镜阵列表面上的液体处于不连续浸润态，将自组装形成复眼微透镜阵列。
2.如权利要求1所述的复眼微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤（a）中基板为玻璃板或硅基板；制备复眼基底微透镜阵列的方法包括光刻胶热熔法、纳米压印法、光刻法、离子束刻蚀法、电喷印法或静态呼吸图法。
3.如权利要求1所述的复眼微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤（a）中制备复眼基底微透镜阵列的材料为透明光固化类材料或热固化类材料。
4.如权利要求1所述的复眼微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤（b）中，所述易挥发的溶剂为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷和甲苯中的一种或多种；所述聚合物为星型共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和具有刚性链段的共轭高分子中的一种或多种；所述聚合物溶液的浓度为25mg/mL～60mg/mL；浇注的聚合物溶液的体积为100μL～200μL。
5.如权利要求1所述的复眼微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述步骤（c）密闭容器的湿度为70%～85%，密闭容器的温度为25℃～50℃，静置时间为30s～4min。
6.一种利用如权利要求1～5任一项所述的方法制备的复眼微透镜阵列，其特征在于，所述复眼基底微透镜阵列的直径为200μm～400μm，其冠高为40μm～150μm。
7.一种柔性复眼微透镜阵列薄膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（ⅰ）将聚合物溶解于易挥发的溶剂中配置聚合物溶液，将其浇注在洁净基板上，通过旋涂形成一层均匀的聚合物薄膜；
（ⅱ）将步骤（ⅰ）获得的带有聚合物薄膜的基板放置在密闭容器中静置一段时间，待溶剂完全挥发后，在该基板上形成具备有序多孔结构的薄膜；
（ⅲ） 在步骤（ⅱ）获得的具备有序多孔结构的薄膜上制备复眼微透镜阵列；
（ⅳ）将步骤（ⅲ）获得的具有复眼微透镜阵列的薄膜剥离，将其光滑面朝上固定在含有通孔阵列的基底上，在通孔阵列两侧施加大小不同的电场、磁场或气压，使该薄膜在通孔阵列中的每一个通孔处发生变形，形成复眼基底微透镜阵列轮廓；
（ⅴ）利用电流体按需点喷法将透明光固化类材料或热固化类材料填充到步骤（ⅳ）中的复眼基底微透镜阵列轮廓中形成复眼基底微透镜阵列，加热固化后制得所述柔性复眼微透镜阵列薄膜。
8.如权利要求7所述的柔性复眼微透镜阵列薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（i）中基板为玻璃板或硅基板，易挥发的溶剂为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷和甲苯中的一种或多种，所述聚合物为星型共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和具有刚性链段的共轭高分子中的一种或多种，所述聚合物溶液的浓度为25mg/mL～60mg/mL，浇注的聚合物溶液的体积为100μL～200μL；步骤（ⅱ）中密闭容器的湿度为70%～85%，密闭容器的温度为25℃～50℃，静置时间为30s～4min；所述步骤（ⅲ）中制备复眼微透镜阵列的材料为透明光固化类材料或热固化类材料。
9.一种利用如权利要求7或8所述的方法制备的柔性复眼微透镜阵列薄膜。
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