CN218290787U - 透光板材、结构件和光感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了透光板材、结构件和光感装置，属于高分子材料领域。该透光板材包括：透明基底和透明超疏水层；透明超疏水层包括聚合物膜本体和纳米阵列结构，聚合物膜本体形成于透明基底的表面，纳米阵列结构一体成型于聚合物膜本体的远离透明基底的表面；纳米阵列结构单层布置，纳米阵列结构的阵列周期小于或等于目标光线的波长，目标光线为被透光板材所透射的光线。本实用新型实施例提供的透光板材具有自清洁性能和光学成像性能，该透光板材能够用于光感装置中，例如用于摄像头设备中，使得视窗具有自清洁特性，避免携带有水分的灰尘进行粘附，进而保持视窗始终干净，确保摄像头设备的清晰成像。

Description

透光板材、结构件和光感装置

技术领域

本实用新型涉及高分子材料领域，特别涉及透光板材、结构件和光感装置。

背景技术

当摄像设备用于脏污严重的环境中时，其摄像头的视窗玻璃容易被杂质粘附形成脏污层，这特别不利于摄像头的成像。

目前，要么通过人工清除视窗玻璃上的脏污层，要么通过对摄像头配置机械刮或者冲水喷头等机械器件来清除视窗玻璃上的脏污层。

然而，上述各措施均存在操作繁杂、成本较高等问题。

公开内容

鉴于此，本实用新型提供了透光板材、结构件和光感装置，能够解决上述技术问题。具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，提供了一种透光板材，所述透光板材包括：透明基底和透明超疏水层；

所述透明超疏水层包括：聚合物膜本体和纳米阵列结构，所述聚合物膜本体形成于所述透明基底的表面，所述纳米阵列结构一体成型于所述聚合物膜本体的远离所述透明基底的表面；

所述纳米阵列结构单层布置，所述纳米阵列结构的阵列周期小于或等于目标光线的波长，所述目标光线为被所述透光板材所透射的光线。

本实用新型实施例提供的透光板材，通过设置透明基底以赋予该透光板材足够的强度且对透明超疏水层进行稳定支撑。对于透明超疏水层，一方面，通过在透明超疏水层上设置单层布置的纳米阵列结构，使得该透明超疏水层表现为稳定的超疏水特性，这能够有效避免水及携带有水分的灰尘等在该透明超疏水层上残留或者粘附，并且，纳米阵列结构的设计还能够有效减小水及携带有水分的灰尘等与透明超疏水层的接触面积，进一步降低它们在透明超疏水层上粘附力，赋予该透光板材自清洁效果。另一方面，该单层布置的纳米阵列结构的设计使得透明超疏水层具有一定的增透效果，该纳米阵列结构的阵列周期小于或等于目标光线的波长，这样，当具有特定波长的目标光线由该透光板材入射时，只发生零阶散射，有效避免散射效应，这样能够保证该透光板材具有高透光率和低雾度，从而实现清晰成像。

可见，基于本实用新型实施例提供的透光板材的自清洁性能和光学成像性能，该透光板材能够用于光感装置中，例如用于摄像头设备中作为镜头的视窗或者镜头盖的视窗，使得视窗具有自清洁特性，避免携带有水分的灰尘进行粘附，进而保持视窗始终干净，确保摄像头设备的清晰成像。

在一些可能的实现方式中，所述纳米阵列结构具有氟元素，自所述纳米阵列结构的内部至所述纳米阵列结构的表面，所述氟元素的含量逐渐增多。

在一些可能的实现方式中，所述纳米阵列结构的远离所述聚合物膜本体的上表面所含氟元素的含量大于或等于20atm％；

所述纳米阵列结构的深度距离表面为50nm的位置处所含氟元素的含量大于或等于2atm％。

氟元素的上述分布不仅利于提高纳米阵列结构的疏水性，还利于提高透明超疏水层的耐磨及耐冲击性，即使其表面被磨损，其次表面仍然能够呈现一定的疏水性。

在一些可能的实现方式中，通过纳米压印工艺，利用第一原料在所述透明基底上制备得到所述透明超疏水层，其中，所述第一原料包括疏水物质。

在一些可能的实现方式中，通过纳米压印工艺，利用第二原料在所述透明基底上制备得到具有所述纳米阵列结构的中间体膜层，以及，利用疏水物质对所述纳米阵列结构进行修饰，在所述纳米阵列结构上形成疏水膜，制备得到所述透明超疏水层。

在一些可能的实现方式中，所述纳米阵列结构包括多个纳米结构单元，所述多个纳米结构单元的结构包括柱状、类柱状、圆台状、类圆台状、圆锥状、类圆锥状、针状、类针状中的至少一种。

上述结构的纳米结构单元，使得纳米阵列结构更容易制备，且其阵列周期更容易控制，赋予透明超疏水层具有一定的增透效果，在保证透光率的同时，还避免散射效应，实现低雾度和清晰成像。

在一些可能的实现方式中，所述纳米阵列结构包括多个纳米结构单元，所述纳米结构单元的表面上具有纳米级别的粗糙结构，使得纳米结构单元呈现更强的超疏水性特性。

在一些可能的实现方式中，所述纳米阵列结构的上表面面积与所述纳米阵列结构所在平面的面积之比小于或等于30％，以确保呈现优异的超疏水性能。

在一些可能的实现方式中，所述纳米阵列结构包括多个纳米结构单元，所述纳米结构单元的结构参数满足下述条件中的至少一个：

所述纳米结构单元的平均直径与目标光线的波长之比为1:40～1:2；

所述纳米结构单元的高度与目标光线的波长之比为1:10～1:1。

本实用新型实施例通过将纳米结构单元的直径和高度控制在一定范围内，能够兼具优异的超疏水性能和耐磨耐刮擦性能。

另一方面，提供了一种结构件，所述结构件包括视窗部和侧框部，所述侧框部围设于所述视窗部的外侧；

所述视窗部采用上述任一所示的透光板材制备得到。

在一些可能的实现方式中，所述侧框部具有连接结构，所述连接结构被配置为能够使所述侧框部可拆卸地连接于主体设备；

所述连接结构包括螺纹结构。

本实用新型实施例提供的结构件，具有本实用新型所述透光板材的所有优点。该结构件可以用于任何具有摄像需求或者图像采集需求的领域，例如，摄像头、传感器等对自清洁要求较高的场景。

再一方面，提供了一种光感装置，所述光感装置包括上述任一所述的结构件和主体设备。该结构件在该光感装置中至少可以起到自清洁和防护作用。

在一些可能的实现方式中，所述光感装置还包括除污机构，所述除污机构连接于所述主体设备，所述除污机构被配置为用于对所述视窗部进行除污。

示例性地，所述光感装置为摄像装置或者激光雷达装置。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一示例性透明板材的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一示例性透明板材的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的再一示例性透明板材的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一示例性纳米结构单元的布置关系示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一示例性纳米压印流程图；

图6为本实用新型实施例提供的一示例性反向模具制备流程图；

图7为本实用新型实施例提供的一示例性结构件的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一示例性光感装置的结构示意图；

图9为实施例1提供的反向模具S1的扫描电镜图；

图10为实施例1提供的反向模具S2的扫描电镜图；

图11为实施例1提供的反向模具S3的扫描电镜图；

图12为实施例1提供的纳米阵列模具的扫描电镜图；

图13为实施例1制备得到的板材的透明超疏水层的扫描电镜图；

图14为实施例1制备得到的板材的透明超疏水层的水接触角和滚动角电镜图；

图15为实施例1制备得到的板材及其透明基底的透光率与波长的关系曲线图。

附图标记分别表示：

100-透光板材；

11-透明基底；

111-第一基底层；112-第二基底层；113-第三基底层；

12-透明超疏水层；120-纳米阵列结构；

1201-第一液膜；

13-纳米阵列模具；

200-结构件；

201-视窗部；

202-侧框部；

300-光感装置；

301-主体设备，3010-光透射部；

41-刻蚀层；42-第一衬底；43-纳米粒子模板层；

44-目标纳米阵列结构；40-反向模具。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

当摄像设备用于脏污严重的环境中时，其摄像头的视窗玻璃容易被杂质粘附形成脏污层，这特别不利于摄像头的成像。例如，对于矿井中的监控用摄像头，由于矿井下环境恶劣，尤其是采煤的综采面，煤尘极易伴随水汽覆盖在摄像头的视窗玻璃表面形成脏污，通常情况下，脏污积累几个小时就会影响摄像头的成像，需要对摄像头上的脏污进行清洁。

目前，要么通过人工清除视窗玻璃上的脏污层，要么通过对摄像头配置机械刮或者冲水喷头等机械器件来清除视窗玻璃上的脏污层。然而，上述各措施均存在操作繁杂、成本较高等问题，并且，很难时刻保持摄像头干净和成像清晰。

本实用新型实施例提供了一种透光板材100，如附图1-附图3所示，该透光板材100包括：透明基底11和透明超疏水层12；其中，透明超疏水层12包括聚合物膜本体121和纳米阵列结构120，聚合物膜本体121形成于透明基底11的表面，纳米阵列结构120一体成型于聚合物膜本体121的远离透明基底11的表面。纳米阵列结构120单层布置，米阵列结构120的阵列周期小于或等于目标光线的波长，其中，目标光线为透光板材100所透射的光线。

例如，该光线可以是可见光，也可以是红外光，也就是说，本实用新型实施例所涉及的“透明”指的是所在部件能够透可见光、红外光等。

本实用新型实施例提供的透光板材100中，纳米阵列结构120包括多个依次排布的纳米结构单元，其中，任意相邻两个纳米结构单元的中心距即为阵列周期。参见图4，其示例了任意相邻的两个纳米结构单元的中心距为D，这代表了纳米阵列结构120的阵列周期为D。

本实用新型实施例提供的透光板材100，通过设置透明基底11以赋予该透光板材100足够的强度且对透明超疏水层12进行稳定支撑。该透明超疏水层12为一体式聚合物膜层结构，纳米阵列结构120一体成型于聚合物膜本体121，基于聚合物膜成型时能够稳定地附着于透明基底11上，这能够使得透明超疏水层12稳定地附着于透明基底11。通过在透明超疏水层12上设置单层布置的纳米阵列结构120，使得该透明超疏水层12表现为稳定的超疏水特性，这能够有效避免水及携带有水分的灰尘等在该透明超疏水层12上残留或者粘附，并且，纳米阵列结构120的设计还能够有效减小水及携带有水分的灰尘等与透明超疏水层12的接触面积，进一步降低它们在透明超疏水层12上粘附力，赋予该透光板材100自清洁效果。而且，该纳米阵列结构120的单层设计使得透明超疏水层12具有一定的增透效果，该纳米阵列结构120的阵列周期小于或等于目标光线的波长，这样，当具有特定波长的目标光线由该透光板材100以一定角度入射时，只发生零阶散射，有效避免散射效应，这样能够保证该透光板材100具有高透光率和低雾度，从而实现清晰成像。

可见，基于本实用新型实施例提供的透光板材100的自清洁性能和光学成像性能，该透光板材100能够用于光感装置中，例如用于摄像头设备中作为镜头的视窗或者镜头盖的视窗，使得视窗具有自清洁特性，避免携带有水分的灰尘进行粘附，进而保持视窗始终干净，确保摄像头设备的清晰成像。

对于本实用新型实施例提供的上述透光板材100的超疏水性能，在一些实施例中，经测试，该透光板材100的透明超疏水层12的水滴接触角大于150°，水滴滚动角小于10°，使其呈现优异的超疏水特性，进而获得优异的自清洁效果。

本实用新型实施例涉及的透明超疏水层12的超疏水特性，不仅仅依靠纳米阵列结构120，还依靠于纳米阵列结构120本身的材质，在一些示例中，利用氟元素来赋予透明超疏水层12本征疏水性。

在一些示例中，纳米阵列结构120具有第一含量的氟元素，聚合物膜本体121具有第二含量的氟元素；其中，第一含量大于0，第二含量大于或等于0，且第一含量大于所述第二含量。也就是说，纳米阵列结构120具有氟元素，聚合物膜本体121可以具有氟元素，也可以不具有氟元素，并且，纳米阵列结构120中所包含的氟元素的含量要大于聚合物膜本体121所包含的氟元素。

基于氟元素的低表面特性，其在聚合物膜固化过程中会由其内部向着表面迁移，从而使得氟元素在透明超疏水层12中呈现梯度分布。

例如，自纳米阵列结构120的内部至纳米阵列结构120的表面，氟元素的含量逐渐增多，即，纳米阵列结构120的表面呈现最多的氟元素，自其外表面至其内部的方向，氟元素的含量逐渐减小，呈现梯度变化。

举例来说，本实用新型实施例提供了这样一种透光板材，其透明超疏水层12上设置有单层的纳米阵列结构120，纳米阵列结构120的远离聚合物膜本体121的上表面所含氟元素的含量大于或等于20atm％，例如为20atm％～40atm％。纳米阵列结构120的距离表面(即深度)为50nm的位置处所含氟元素的含量大于或等于2atm％，例如为2atm％～20atm％等，其中，该深度指的是，自纳米阵列结构120的上表面作为起点，向着靠近透明基底11的方向延伸的方向上的尺寸。

氟元素在透明超疏水层12中的上述分布，不仅使得透明超疏水层12的表面含有氟元素，并且，透明超疏水层12的近表面(例如，50nm深位置处)也含有氟元素，这利于提高透明超疏水层12的耐磨及耐刮擦性能，即使纳米阵列结构120的表面被磨损后，其次表面依然具备一定的疏水特性。

本实用新型实施例中，纳米阵列结构120直接成型于聚合物膜本体121上，在提高疏水性的同时，还利于简化纳米阵列结构120的制备工艺，例如，该制备工艺可以为纳米压印工艺。

在一些实现方式中，通过纳米压印工艺，利用第一原料在透明基底11上制备得到透明超疏水层12，其中，第一原料包括疏水物质。进一步举例来说，该疏水物质包括含氟聚合物，例如，该含氟聚合物为全氟聚醚。

如上所示，可以使用第一原料来一次性的纳米压印形成具有纳米阵列结构120的透明超疏水层12。例如，该疏水物质包括含氟聚合物，在该种示例下，氟元素掺杂于透明超疏水层12，不仅仅透明超疏水层12的表面含有氟元素，并且，透明超疏水层12的近表面(例如，50nm深位置处)也含有氟元素，这利于提高透明超疏水层12的耐磨及耐刮擦性能，即使透明超疏水层12的表面被磨损后，其次表面依然具备一定的疏水特性。

在另一些实现方式中，通过纳米压印工艺，利用第二原料在透明基底11上制备得到具有纳米阵列结构120的中间体膜层，以及，利用疏水物质对纳米阵列结构120进行修饰，制备得到透明超疏水层12。进一步举例来说，该疏水物质包括含氟聚合物，例如，该含氟聚合物为全氟聚醚。

如上所示，第二原料可以不含有疏水物质，可以使用第二原料来首先纳米压印形成具有纳米阵列结构120的中间体膜层，然后，利用疏水物质对其上的纳米阵列结构120进行修饰，以赋予其超疏水特性。

在一些示例中，疏水物质为含氟聚合物，例如，这包括但不限于：全氟聚醚、聚四氟乙烯、1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛烷磺酸、全氟癸基硅烷等。

在一些实现方式中，如附图2所示，透明基底11包括第一基底层111，透明超疏水层12形成于第一基底层111的表面。

第一基底层111可以是透明玻璃，也可以是透明聚合物片材。

在一些示例中，第一基底层111为透明玻璃，例如包括但不限于：钢化玻璃、光学玻璃、硼酸盐玻璃、石英玻璃等。

在另一些示例中，第一基底层111为透明聚合物膜材，例如，透明聚合物的材质包括但不限于：聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、有机玻璃(Polymethyl Methacrylate，PMMA)、三醋酸纤维素薄膜(Triacetyl Cellulose，TAC)等。

在另一些实现方式中，如附图3所示，透明基底11包括第二基底层112和第三基底层113；第三基底层113贴附于第二基底层112，透明超疏水层12形成于第三基底层113的远离第二基底层112的表面。

其中，第二基底层112不同于第三基底层113，第三基底层113能够通过粘贴等方式贴附于第二基底层112，通过设置双层基底，可以实现方便地更换。

在一些示例中，使第三基底层113的厚度小于第二基底层112，这样，可以使透明基底11首先形成于第三基底层113上以进行存放，在使用时，将第三基底层113贴附于第二基底层112即可，方便实现更换。或者，对于一些具有基底的应用场景，其基底可以认为是上述的第二基底层112，这样，只需要在其原来的基底上贴附第三基底层113，即可实现自清洁功能的透明板材在该应用场景中的应用。

在一些示例中，第二基底层112为透明玻璃，例如包括但不限于：钢化玻璃、光学玻璃、硼酸盐玻璃、石英玻璃等。

在另一些示例中，第三基底层113为透明聚合物片材，例如，透明聚合物的材质包括但不限于：聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、有机玻璃(Polymethyl Methacrylate，PMMA)、三醋酸纤维素薄膜(Triacetyl Cellulose，TAC)等。

本实用新型实施例中，透明超疏水层12的纳米阵列结构120包括多个纳米结构单元，其中，纳米结构单元呈凸起状，多个纳米结构单元使得透明超疏水层12的表面呈现出纳米级别的粗糙的凹凸不平状。

纳米结构单元的形状可以是规则的几何结构，也可以是不规则的几何结构，以上均能够获得超疏水效果。以纳米结构单元为规则的几何结构举例来说，多个纳米结构单元的结构包括柱状、类柱状、圆台状、类圆台状、圆锥状、类圆锥状、针状、类针状中的至少一种。

上述结构的纳米结构单元，不仅使得纳米阵列结构120具有更优异的疏水性，还使得纳米阵列结构120更容易制备，且其阵列周期更容易控制，赋予透明超疏水层12具有一定的增透效果，在保证透光率的同时，还避免散射效应，实现低雾度和清晰成像。

在一些示例中，当纳米结构单元的结构设计为柱状、类柱状、圆台状、类圆台状、圆锥状、类圆锥状、针状、类针状等结构时，测量得到本实用新型实施例提供的透明板材的雾度值小于或等于2％，透明板材的透光率大于或等于88％，甚至高达93％-94％。

本实用新型实施例中，将透明超疏水层12所在方位定义为上，则相应地，将透明基底11所在方位定义为下，其中，各纳米结构单元的上表面暴露于外界，各纳米结构单元的下表面连接于透明超疏水层12，纳米结构单元的位于其上表面和下表面之间的侧表面也暴露于外界，纳米结构单元的上表面相对于其侧表面存在更大的几率与外界中的水或者携带水的灰尘等相接触。

在一些示例中，纳米结构单元的表面为平滑表面，其中，纳米结构单元的表面包括纳米结构单元的上表面、侧表面中的至少一个。

在一些示例中，纳米结构单元的表面上具有纳米级别的粗糙结构，其中，纳米结构单元的表面包括纳米结构单元的上表面、侧表面中的至少一个。该粗糙结构的尺寸为纳米尺度，如此设置，利于增强纳米结构单元的疏水性。

将纳米结构单元定义为一级粗糙结构，那么纳米结构单元表面上的粗糙结构则为二级粗糙结构，随着该粗糙结构的粗糙度的增加，纳米结构单元呈现更强的超疏水性特性。

基于Cassie-Baxter条件，

，其中，θ₀为材料的本征接触角，

为液固界面面积占比，θ为材料的接触角，可见，如若使θ满足θ≥150°，则液固界面面积占比

须小于一定的阈值。其中，上述液固界面面积占比指的是，固液接触面积相对于固液接触面积+液气接触面积之和所占的比例。

举例来说，如若采用本征接触角θ₀≥100°的第一原料来制备透明超疏水层12，如若使θ满足θ≥150°，则液固界面面积占比

小于或等于16.2％即可。如若采用其本征接触角θ₀≥120°的第一原料来制备透明超疏水层12，如若使θ满足θ≥150°，则液固界面面积占比

小于或等于26.8％即可。

鉴于第一原料本征接触角通常不超过120°，为实现超疏水性能，可以使纳米阵列结构120的上表面面积(理想状态下的固液接触面积)与纳米阵列结构120所在平面的面积(理想状况下固液接触面积+液气接触面积)之比小于或等于30％，例如，进一步地小于或等于28％、25％、23％、22％、21％、20％、18％、17％、16％、15％、10％、9％、7％、6％、5％、4％、5％、3％、2％等，从而确保透明超疏水层12的超疏水特性。

其中，此处涉及的上表面指的是，纳米阵列结构120的与液体或者含液体的杂质相接触的表面，相应地，此处涉及的纳米阵列结构120所在平面，包括纳米阵列结构120所含多个纳米结构单元的下表面以及任意两个相邻纳米结构单元之间的间隙所在的表面。

纳米阵列结构120的上表面面积指的是，纳米阵列结构120所包括的多个纳米结构单元的上表面的面积之和；纳米阵列结构120所在平面的面积指的是，纳米阵列结构120所包括的多个纳米结构单元的下表面的面积和任意两个相邻纳米结构单元之间的间隙的面积之和。

附图4示例了多个圆台形的纳米结构单元构成的纳米阵列结构120的侧视图，由其侧视图可知，纳米结构单元的上表面的直径为d1，纳米结构单元的下表面的直径为d2，任意两个相邻纳米结构单元之间的间隙为d3，纳米阵列结构120的阵列周期为D。基于d1、d2和D，即可计算得到纳米阵列结构120的上表面面积的占比。

本实用新型实施例中，纳米阵列结构120的阵列周期D小于或等于目标光线的波长，举例来说，该目标光线为400nm波长的可见光，那么纳米阵列结构120的阵列周期D则需要小于或等于400nm。如此设置，能够实现一定入射角度透射该透光板材100的光只发生零阶衍射，不影响成像。

在一些实现方式中，纳米阵列结构120包括多个纳米结构单元；纳米结构单元的平均直径与目标光线的波长之比为1:40～1:2；纳米结构单元的高度与目标光线的波长之比为1:10～1:1。

举例来说，纳米结构单元的直径与目标光线的波长之比包括但不限于：1:40、1:35、1:30、1:25、1:20、1:18、1:15、1:13、1:11、1:10、1:8、1:5、1:4、1:3等。

纳米结构单元的高度与目标光线的波长之比包括但不限于：1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:2、1:1等。

纳米结构单元的高度越小，直径越大，纳米结构单元的耐磨及耐刮擦性越强，然而，这可能会相应降低其超疏水性能；反之，纳米结构单元的高度增加，直径变小，有利于提升纳米结构单元的超疏性能，但是这不利于其耐磨及耐刮擦性能。本实用新型实施例通过将纳米结构单元的直径和高度控制在一定范围内，能够兼具优异的超疏水性能和耐磨耐刮擦性能。

本实用新型实施例提供的上述透光板材，可以通过如下制备方法制备得到：通过纳米压印工艺，在透明基底上制备透明超疏水层，其中，透明超疏水层上的单层布置的纳米阵列结构由纳米阵列模具形成。

在一些示例中，参见图5，该透光板材的制备方法包括：

提供包括疏水物质的第一原料，对第一原料进行液化处理，得到第一原料液。

将第一原料液涂覆于透明基底11上，在透明基底上形成第一液膜1201(参见图5的S1)。

将纳米阵列模具13压印于第一液膜1201，并对第一液膜1201进行固化处理，形成透明超疏水层12(参见图5的S2)。

将纳米阵列模具13从透明超疏水层12上进行脱模处理，得到透光板材100(参见图5的S3)。

在另一些示例中，该透光板材的制备方法包括：

提供第二原料和疏水物质，对第二原料进行液化处理，得到第二原料液。

将第二原料液涂覆于透明基底上，在透明基底上形成第二液膜。

将纳米阵列模具压印于第二液膜，并对第二液膜进行固化处理，形成纳米阵列结构层。

将纳米阵列模具从纳米阵列结构层上进行脱模处理。

将疏水物质接枝于纳米阵列结构层上，形成透明超疏水层，进而得到透光板材。

其中，该示例中形成液膜至脱模步骤与图5所示流程一致，区别在于所使用的第二原料液不同于第一原料液。

对于上述涉及的各透光板材的制备方法，均涉及利用纳米阵列模具压印于相应的液膜上，以形成相应的纳米阵列结构层，该过程可简称为纳米压印，其中，本实用新型实施例涉及的纳米压印流程可参见图5，其中，S1示例了将相应的原料液涂覆于透明基底上，在透明基底上形成相应的液膜；S2示例了将纳米阵列模具压印于液膜，并对液膜进行固化处理，形成纳米阵列结构层；S3示例了将纳米阵列模具从纳米阵列结构层上进行脱模处理。

其中，对于采用第一原料制备得到的透明超疏水层，该第一原料为可固化的疏水组合物，其固化方式可以是光固化，也可以是热固化，其中，基于可光固化的疏水组合物具有固化时间短，生产效率高、固化形变量小等优点，可以应用于本实用新型实施例。

在一些示例中，该可固化的疏水组合物至少包括丙烯酸类单体、疏水物质、光引发剂、交联剂、溶剂，进一步地，还可以包括添加剂，该添加剂包括但不限于：流平剂、增韧剂、稳定剂等。

在一些示例中，该可固化的疏水组合物包括以下质量百分比的各组分：20％～90％的丙烯酸酯类单体或树脂、1％～10％的疏水物质、1％～5％的光引发剂、5％～35％的交联剂、溶剂为余量。

例如，丙烯酸酯类单体或树脂的质量百分比包括但不限于：30％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％等。

疏水物质的质量百分比包括但不限于：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％等。

光引发剂的质量百分比包括但不限于：1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％等。

交联剂的质量百分比包括但不限于：5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％等。

举例来说，丙烯酸酯类单体或树脂包括但不限于：脂肪族丙烯酸酯单体，脂肪族氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂、聚醚基聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯基聚氨酯丙烯酸酯树脂，环氧丙烯酸酯树脂、聚丁二烯丙烯酸酯树脂中的至少一种。

光引发剂包括但不限于：α-羟基酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4-双三氯甲基-6-对甲氧基苯乙烯基-均三嗪、2-对甲氧基苯乙烯基-4,6-双三氯甲基-均三嗪、2,4-三氯甲基-6-三嗪、二苯甲酮、对-(二乙氨基二苯甲酮)、2,2-二氯-4-苯氧基苯乙酮、对叔丁基三氯苯乙酮中的至少一种。

交联剂包括但不限于：乙烯基化合物和丙烯酸酯类化合物中的至少一种。

溶剂包括但不限于：乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇甲基醚醋酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、丁酮、环己酮、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、甲基乙基酮、异丙基醇、乙醇和甲醇中的至少一种。

一些适用的疏水物质为含氟聚合物，例如这包括但不限于：全氟聚醚(Perfluoropolyethers，PFPE)、聚四氟乙烯、1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛烷磺酸、全氟癸基硅烷等。

将该可固化的疏水组合物中的丙烯酸类单体、疏水物质、光引发剂和交联剂溶解于溶剂中，形成第一原料液，将该第一原料液涂覆于透明基底上形成液膜，利用纳米阵列模具在设定大小的力的作用下下压，使得第一原料液充分浸润该纳米阵列模具，随后进行固化操作即可。

在一些示例中，该固化操作为紫外光固化，在进行紫外光固化时，使用的紫外灯光强为100mW/cm²～1200mW/cm²，例如为100mW/cm²、200mW/cm²、300mW/cm²、400mW/cm²、500mW/cm²、600mW/cm²、700mW/cm²、800mW/cm²、9000mW/cm²、1000mW/cm²、1200mW/cm²等，光照时间为2s～20s，例如为2s、3s、4s、5s、6s、8s、10s、15s、20s等,其中功率越高，时间相应可以越短。

由于可固化的疏水组合物中含有疏水物质，对于含氟的疏水物质来说，在疏水组合物固化过程中，含氟的疏水物质，例如全氟聚醚，基于其低表面能会逐渐向表面迁移，进而使得透明超疏水层的表面含有更多量的氟元素，使其呈现更优异的超疏水特性。

对于第二原料，在一些示例中，第二原料包括以下质量百分比的各组分：20％～90％的丙烯酸酯类单体或者树脂、1％～5％的光引发剂、5％～30％的交联剂、溶剂为余量。其中，丙烯酸酯类单体或者树脂、光引发剂、交联剂和溶剂的种类均可以与第一原料中相同，区别在于，疏水物质通过化学修饰的方式接枝于纳米阵列结构的表面。

对于上述涉及的各透光板材的制备方法，均利用纳米阵列模具来压印形成纳米阵列结构，纳米阵列模具具有与纳米阵列结构相反的纳米阵列结构，纳米阵列模具在制备时，可以在其上直接形成该反向的纳米阵列结构，也可以首先制备出本实用新型期望的纳米阵列结构(即，目标纳米阵列结构)，然后，利用该目标纳米阵列结构作为模具通过纳米压印工艺制备得到该纳米阵列模具。

以下结合图6所述流程，以目标纳米阵列结构作为模具来转印制备纳米阵列模具进行举例说明，其中，图6示例了以下步骤11-步骤12的流程：

步骤11、提供具有刻蚀层41的第一衬底42，在该刻蚀层41上进行纳米粒子自组装，形成纳米粒子模板层43，参见图6的前两个步骤。

步骤12、以该纳米粒子模板层43作为模板，对刻蚀层41进行刻蚀处理，以在刻蚀层41上形成目标纳米阵列结构44，形成反向模具40，参见图6的后两个步骤。其中，该目标纳米阵列结构44即为上述的纳米阵列结构120。

步骤13、在第二衬底上涂覆可固化液膜，将该反向模具压印于该可固化液膜并进行固化处理，利用纳米转印工艺在该可固化液膜上形成上述反向的纳米阵列结构。

步骤14、对该反向模具进行脱模处理，获得纳米阵列模具。

其中，步骤13-步骤14所示流程与图5所示流程一致，区别在于提供了新的可固化液膜，并且使用了新的反向模具40。

对于上述步骤11，第一衬底包括但不限于玻璃、硅片、金属片、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚氨酯(Polyurethane，PU)、有机玻璃(Polymethyl Methacrylate，PMMA)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)等。

刻蚀层的材质与第一衬底的材质可以相同，此时两者为一体式块体结构；刻蚀层的材质与第一衬底的材质也可以不同，此时将刻蚀层沉积于第一衬底上即可。

在一些示例中，刻蚀层对应的原料液通过涂布方式固化成膜，其涂布方式包括但不限于旋涂、刮涂、狭缝涂布、丝网印刷等，涂布完成后可以通过热固化方式或者光固化方式进行固化成膜，热固化或光固化的工艺参数由刻蚀层的原材料本身性质确定即可。

在一些示例中，刻蚀层对应的原料颗粒通过热压形式固化成膜，热压的温度、时间、压力等工艺参数由刻蚀层的原材料本身性质确定即可。

在一些示例中，刻蚀层的材质可以是有机材质，也可以无机材质，这包括但不限于环氧树脂、丙烯酸树脂、有机玻璃、聚氨酯、聚酰亚胺、SiO₂、Si等。

通过在刻蚀层上进行纳米粒子自组装，以形成单层密堆积膜，进而获得纳米粒子模板层，其中，一些适用的纳米粒子包括但不限于：SiO₂纳米球、聚苯乙烯纳米球、有机硅纳米球等。

其中，纳米粒子直径决定了刻蚀工艺获得的目标纳米阵列结构的阵列周期，根据对阵列周期需求，来适应性地确定纳米粒子的直径。举例来说，对于可见光成像的摄像头，可以选择直径≤400nm的纳米粒子。

在一些示例中，纳米粒子的材质与刻蚀层的材质相同或者属于同一类，例如，SiO₂纳米球可以对应SiO₂或者Si材质的刻蚀层；聚苯乙烯纳米球可以对应环氧树脂、丙烯酸树脂等材质的刻蚀层。

纳米粒子自组装形成单层密堆积膜的方法包括但不限于Langmuir-Blodgett(LB)拉膜技术、旋涂法、重力沉降法、提拉法等。以LB法举例来说，可以通过调整挤压速度、提拉速度、纳米粒子溶液浓度、溶剂的种类、提拉表面压等参数来优化纳米粒子模板层的布置。以旋涂法举例来说，可以通过调整纳米粒子溶液浓度、溶剂的种类、旋涂速度、旋涂时间等参数来优化纳米粒子模板层的布置。以重力沉降法举例来说，可以通过调整纳米粒子溶液浓度、溶剂的种类等参数来优化纳米粒子模板层的布置。以提拉法举例来说，可以通过调整纳米粒子溶液浓度、溶剂的种类、提拉速度等参数来优化纳米粒子模板层的布置。

在一些示例中，在待纳米粒子自组装之后，可以进一步进行热重排，以优化纳米粒子之间的密堆积排列，其中，热重排可以通过热板或者烘箱进行，温度可以为25℃～50℃，时间可以小于或等于1小时。

对于步骤12，以该纳米粒子模板层作为模板，对刻蚀层进行刻蚀处理，以在刻蚀层上形成目标纳米阵列结构，去除纳米粒子模板层，形成反向模具。

其中，刻蚀工艺可以选择等离子体刻蚀，其中，刻蚀气体的选择通过它们对刻蚀层所属材料的各向异性刻蚀效果来决定。在一些示例中，刻蚀气体包括但不限于氧气、氮气、氩气、CHCl₃、CF₄、SF₆、CHF₃中的至少一种。

在一些示例中，期望所选择的刻蚀气体能够对刻蚀层产生各向异性刻蚀效果，以获得纳米级别的二级粗糙结构。举例来说，有机玻璃膜层、丙烯酸树脂膜层、环氧树脂膜层在氧气等作为刻蚀气体时均表现出各向异性刻蚀特点，这样，刻蚀产生纳米级别二级粗糙结构。

对于等离子体刻蚀，通过调整其刻蚀工艺参数，如刻蚀功率、刻蚀时间、刻蚀气体的种类、刻蚀气体通量等，来调控刻蚀产生的纳米结构单元的形貌和尺寸。

对于步骤13，在第二衬底上涂覆可固化液膜，将该反向模具压印于该可固化液膜并进行固化处理，利用纳米转印工艺在该可固化液膜上形成上述反向的纳米阵列结构。

其中，该可固化液膜可以采用光固化组合物制备得到，这样，通过紫外光固化工艺即可实现该可固化液膜的固化。

该光固化组合物至少包括丙烯酸类单体、光引发剂、交联剂、溶剂，进一步地，还可以包括添加剂，该添加剂包括但不限于：流平剂、增韧剂、稳定剂等。

在一些示例中，该光固化组合物包括以下质量百分比的各组分：20％～90％的丙烯酸酯类单体或树脂、1％～10％的疏水物质、1％～5％的光引发剂、5％～35％的交联剂、溶剂为余量。

例如，丙烯酸酯类单体或树脂的质量百分比包括但不限于：30％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％等。

疏水物质的质量百分比包括但不限于：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％等。

光引发剂的质量百分比包括但不限于：1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％等。

交联剂的质量百分比包括但不限于：5％、10％、15％、20％、25％、30％等。

举例来说，丙烯酸类单体包括但不限于：脂肪族丙烯酸酯单体，脂肪族氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂、聚醚基聚氨酯丙烯酸酯树脂、聚酯基聚氨酯丙烯酸酯树脂，环氧丙烯酸酯树脂、聚丁二烯丙烯酸酯树脂中的至少一种。

光引发剂包括但不限于：α-羟基酮、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2,4-双三氯甲基-6-对甲氧基苯乙烯基-均三嗪、2-对甲氧基苯乙烯基-4,6-双三氯甲基-均三嗪、2,4-三氯甲基-6-三嗪、二苯甲酮、对-(二乙氨基二苯甲酮)、2,2-二氯-4-苯氧基苯乙酮、对叔丁基三氯苯乙酮中的至少一种。

交联剂包括但不限于：乙烯基化合物和丙烯酸酯类化合物中的至少一种。

溶剂包括但不限于：乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚、丙二醇甲基醚醋酸酯、丙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇甲基乙基醚、丁酮、环己酮、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、甲基乙基酮、异丙基醇、乙醇和甲醇中的至少一种。

在进行光固化时，使用的紫外灯光强为可以为100mW/cm²～1200mW/cm²，例如为100mW/cm²、200mW/cm²、300mW/cm²、400mW/cm²、500mW/cm²、600mW/cm²、700mW/cm²、800mW/cm²、9000mW/cm²、1000mW/cm²、1200mW/cm²等，光照时间为2s～20s，例如为2s、3s、4s、5s、6s、8s、10s、15s、20s等，其中功率越高，时间相应可以越短。

对于步骤14，对该反向模具进行脱模处理，获得纳米阵列模具。其中，为了便于脱模，可以在反向模具的目标纳米阵列结构上利用含氟物质行表面修饰，使其表面呈现低表面能，从而使得反向模具容易地脱模。例如，该含氟物质可以为聚偏二氟乙烯等。

综上可知，本实用新型实施例提供的透光板材，兼具了超疏水性能、良好的透光性能和良好的机械性能。通过在透明超疏水层上设置纳米阵列结构，使得该透明超疏水层表现为稳定的超疏水特性，这能够有效避免水及携带有水分的灰尘等在该透明超疏水层上残留或者粘附，并且，纳米阵列结构的设计还能够有效减小水及携带有水分的灰尘等与透明超疏水层的接触面积，进一步降低它们在透明超疏水层上粘附力，赋予该透光板材自清洁效果。

当该透光板材在诸如矿井等较恶劣的环境中使用时，能够实现有效的防尘和防水，有效避免煤尘的粘附，达到自清洁效果。

另一方面，该纳米阵列结构具有一定的增透效果，并且，该纳米阵列结构的阵列周期小于或等于目标光线的波长，这样，当具有特定波长的目标光线由该透光板材入射时，只发生零阶散射，避免散射效应，这样能够保证该透光板材具有足够的透光率，降低雾度，从而实现清晰成像。

与采用疏水的纳米颗粒进行连接并堆积，形成微纳米结构的疏水涂层方案相比，本实用新型的透光板材方案容易制备，通过对纳米阵列结构进行设计和容易地控制，即可实现高透光率和低雾度，进而实现清晰成像。

与直接在诸如玻璃上进行刻蚀疏水纳米结构方案相比，本实用新型的透光板材方案容易制备且工艺简单，纳米阵列模具可反复使用，一次压印成型得到纳米阵列结构。同时，玻璃刻蚀方案，修饰的含氟疏水化合物只存在于表面，而本实用新型的透光板材方案中，含氟的疏水化合物存在于表面和近表面一定深度内，更有利于提高透明超疏水涂层的耐磨擦性能，这是因为，即使表面的含氟分子被磨损掉，其近表面被暴露且仍然有含氟分子提供低表面能，使得透明超疏水涂层表面被磨损后仍具备超疏水性能。而且，玻璃脆性较强，纳米结构容易在外力磨损、冲击下发生脆断，而聚合物因为具有一定弹性和韧性，外力作用下可以发生可回复的弯曲变形，耐磨性能更好。

再一方面，本实用新型实施例还提供了一种结构件200，如附图7所示，该结构件200包括视窗部201和侧框部202，侧框部202围设于视窗部201的外侧，该视窗部201采用上述任一种透光板材100制备得到。

本实用新型实施例提供的结构件200，具有本实用新型所述透光板材100的所有优点。该结构件200可以用于任何具有透光需求的领域，例如，该结构件200可用于摄像或者光信号采集等领域，例如，摄像头、传感器、雷达等对自清洁要求较高的场景。

该视窗部201是透明可视的，并且具有高透光率进而呈现优异的透光效果。根据结构件200的具体类型，来适应性确定视窗部201的形状，例如，视窗部201的形状可以是圆形、椭圆形、矩形、六边形等规则的几何形状，也可以是不规则的几何形状。

在一些示例中，如附图7所示，侧框部202围设于视窗部201的外侧，侧框部202与视窗部201之间的装配方式包括但不限于：插接、卡接等。

侧框部202围设于视窗部201外侧且能够与主体设备301相连接，进而使得结构件200稳定地装配于主体设备301上(结合图8)，其中，该主体设备301与结构件200相配套的设备主体。

通过在主体设备301上装配该结构件200，结构件200基于其透明可视特性，能够对主体设备301上相应的部件进行防护，且使得该部件首先是可视的，进一步地，如果该部件具有成像功能，那么结构件200在对该部件进行保护的前提下，还不会影响该部件的正常透光性能，例如，当用于成像装置时，能够使成像清晰。

在一些示例中，侧框部202的形状包括但不限于：圆形、椭圆形、矩形、六边形等形状。

在一些示例中，侧框部202为具有空腔的框体，沿其空腔轴向方向的一端与视窗部201相连接，延其空腔的轴向方向的另一端与主体设备301相连接，在结构件200同时包括视窗部201和侧框部202时，可以认为该结构件200呈盖体状，这样，主体设备301上相应的部件则密封于侧框部202的内腔中，有效防止水、尘等的污染。

侧框部202与主体设备301之间可以是固定连接，例如，焊接、粘接等，或者，侧框部202与主体设备301之间可以是可拆卸连接。在一些示例中，侧框部202具有连接结构，连接结构被配置为能够使侧框部202可拆卸地连接于主体设备301，如此设置，使得结构件200可拆卸，一旦结构件200的视窗部201性能不达标，则可以方便地更换新的结构件200来匹配主体设备301，进而提高主体设备301的使用寿命。

举例来说，连接结构为螺纹结构、卡接结构或者铆接结构。以连接结构为螺纹结构举例，可以使侧框部202具有圆筒形内腔，其内壁上设置有内螺纹，主体设备301上相应位置处设置有相适配的外螺纹即可，螺纹连接方式不仅具有拆装方便等优点，还具有优异的密封性，能够有效杜绝灰尘等进入内部，特别适用于环境恶劣的场景，例如煤矿井中。

再一方面，本实用新型实施例还提供了一种装置，该装置包括本实用新型上述的任一种结构件200，其中，结构件200在该装置中至少可以起到自清洁和防护作用。

例如，对于一些显示类或者仪表类装置，该结构件200可以作为外屏使用，基于其良好的自清洁特性，使得该类装置时刻保持清楚的显示功能。对于一些光感装置300，该结构件200可以作为视窗屏使用，以达到良好的自清洁功能和清晰成像功能。

在一些示例中，如附图8所示，本实用新型实施例提供了一种光感装置300，该光感装置300包括本实用新型上述的任一种结构件200。

在一些示例中，该光感装置300还包括：主体设备301，主体设备301具有光透射部3010；结构件200连接于主体设备301，且盖体的视窗部201与光透射部3010相对。

当用于光感装置300时，该结构件200可以认为是一种保护盖，通过设置该结构件200，从而达到对主体设备301的光透射部3010进行防护，且确保光透射部3010无散射透光的目的。

举例来说，该光感装置300包括但不限于摄像装置或者激光雷达装置等，以摄像装置举例来说，其主体设备301为可以是摄像头，摄像头的光透射部3010为镜头，则结构件200可以是镜头盖，结构件200连接于镜头上，且视窗部201与镜头的视窗相对(视窗部201位于镜头的视窗的外侧)，从而达到对镜头进行防护和自清洁，且不影响镜头清晰成像的目的。

在一些示例中，本实用新型实施例提供了这样一种摄像头装置，如附图8所示，其包括具有内螺纹连接结构的结构件200(即镜头盖)和主体设备301(即摄像头)，镜头盖连接于摄像头的光透射部3010，即镜头上，镜头侧壁有外螺纹，且镜头盖的视窗部201为圆形，该视窗部201与镜头的视窗相对。

该镜头盖的视窗部201采用本实用新型实施例所述的透光板材100制备得到。该镜头盖具有优异的自清洁效果，且能够确保清晰成像，并且，基于其内螺纹连接结构，使其有优异的密封性的同时又方便更换，能够解决超疏材料寿命较短而不匹配摄像头寿命周期的问题。通过设置透明超疏水层12来实现光感装置300的自清洁，与在其中引入额外的机械除污机构相比，本实用新型的该方式操作简便、成本低、更容易部署、易于实现摄像头小型化、且自清洁效果较好。

在一些示例中，为了获得期望的视角α，视窗部201的直径D与视窗部201与镜头的视窗之间的距离d满足以下关系：D≥2dtan(α/2)。

在一些示例中，本实用新型实施例提供的光感装置300还包括除污机构(图中未示出)，除污机构连接于主体设备301，除污机构被配置为用于对盖体上的视窗部201进行除污。

该除污机构包括但不限于：喷水机构、超声振动机构、出风机构等，一旦盖体上的视窗部201存在无法通过自清洁而去除的脏污，则可配合除污机构进行清洁，以确保视窗部201始终保持干净透明，实现光感装置300的完全自清洁。

下面将通过更具体的实施例进一步地描述本实用新型，虽然下面描述了一些具体的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均可以为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

本实施例1提供了一种透光板材，该透光板材通过如下方法制备得到：

提供具有刻蚀层的第一衬底，其中，第一衬底为玻璃，刻蚀层为1微米厚的环氧树脂层，通过将环氧树脂溶液以3000rpm的速率旋涂于玻璃基底上，旋涂时间为1min，然后在95℃下烘烤1min。

通过LB拉膜工艺在刻蚀层的表面自组装聚苯乙烯纳米球，形成纳米粒子模板层。其中，聚苯乙烯纳米球的直径为200nm，挤压速度和提拉速度为5mm/min，表面压设定为10mN/m。

以聚苯乙烯纳米球作为刻蚀模板，通过氧气等离子体刻蚀，对刻蚀层进行刻蚀处理，以在刻蚀层上形成目标纳米阵列结构，形成反向模具。

其中，图9-图11示例了三种类型的反向模具，图9所示的反向模具S1对应的刻蚀时间为20s，图10所示的反向模具S2对应的刻蚀时间为30s，图11所示的反向模具S3对应的刻蚀时间为40s。可见，随着刻蚀时间的增加，反向模具的目标纳米阵列结构的纳米结构单元的粗糙度越大，呈现更明显的各向异性刻蚀特点，进而在纳米结构单元的表面上产生纳米级别二级粗糙结构。经测试，反向模具S1、反向模具S2和反向模具S3的水接触角依次为148°、156°和163°。

对该反向模具S3上的目标纳米阵列结构进行含氟物质的修饰，在第二衬底上涂覆可固化液膜，将该反向模具S3压印于该可固化液膜，并于紫外灯光强为150mW/cm²下进行光照10s，进行固化处理。进而利用纳米转印工艺在该可固化液膜上形成上述反向的纳米阵列结构。

其中，第二衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯基底；可固化液膜采用光固化组合物制备得到，该光固化组合物包括以下质量百分比的各组分：50％的1,6-己二醇二丙烯酸酯、35％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、5％的Irgacure-184、10％的丁酮。

对该反向模具S3进行脱模处理，获得纳米阵列模具，其中，纳米阵列模具的扫描电镜图可参见图12。

对第一原料进行液化处理，得到第一原料液。其中，该第一原料包括以下质量百分比的各组分：50％的1,6-己二醇二丙烯酸酯，35％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，5％的Irgacure-184、2％的全氟聚醚丙烯酸酯，8％的丁酮。

将第一原料液涂覆于透明基底上，在透明基底上形成第一液膜，其中，透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。

将纳米阵列模具压印于第一液膜，紫外灯光强为200mW/cm²下光照10s，进而使得第一液膜固化，形成透明超疏水层。将纳米阵列模具从透明超疏水层上进行脱模处理，得到透光板材。

对于该制备得到的透光板材，其上的透明超疏水层的扫描电镜图如图13所示，其中示例了纳米阵列结构，其阵列周期为200nm，纳米结构单元呈圆锥状，纳米结构单元的上表面直径为30nm～40nm，纳米结构单元的下表面直径为80nm～110nm，高为170nm～200nm，纳米阵列结构的上表面面积与纳米阵列所在平面面积之比约为2％～3.6％。

该透明超疏水材料的本征接触角(即，第一液膜压成平面膜，无纳米结构，固化后测量得到的水接触角)为105°，那么，经Cassie-baxter方程进行理论计算，该透明超疏水层的水接触角应当为166.6°～170°，实际上，该透明超疏水层的实测接触角为161.8°，实测滚动角5.5°(可参见图14)，与理论值基本符合，说明其呈现了超疏水特性。

实施例1所制备得到的透光板材具有一定的增透作用，如图15所示，在可见光的400nm～700nm波段，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)透明基底的平均透光率为89.75％(参见其中的指示线b)，而在其上压印了透明超疏水层之后，该透光板材的平均透光率提升至93.19％(参见其中的指示线a)，具有优异的增透效果。在550nm波长处，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)透明基底的雾度测量值为0.6％-0.7％，压印了透明超疏水层以后，其雾度测量值为0.9％-1％，仍然表现为较低的雾度值，这样，在应用时能够确保清晰成像。

实施例1所制备得到的透光板材上的透明超疏水层还表现出优异的耐磨性，以1.3cm直径的无尘纸磨头，500g的力进行测试，在2000次摩擦后，该透明超疏水层的水接触角仍然为145°-155°，滚动角仍然为5°-12°。

实施例2

本实施例2提供了一种摄像装置，其结构可参见图8，其包括摄像头和镜头盖，其中，镜头盖包括视窗部201和围设于视窗部201外侧的侧框部202。视窗部201采用实施例1的透光板材制备得到，侧框部202为圆柱形框体状，其内壁上具有内螺纹，摄像头的镜头上相应位置处具有外螺纹，通过螺纹连接，使镜头盖连接于摄像头的镜头，且镜头盖的视窗部201与镜头的视窗相对。

将该摄像装置用于矿井中作为矿用摄像头使用，使其放置于在雾气大、煤尘浓度高的综采面。对镜头盖的视窗部进行处理，剥离掉一半的透明超疏水层，仅余留另一半透明超疏水层。经观察，该镜头盖在置于矿井之前，镜头盖整体呈现干净的状态；该镜头盖在置于矿井7天之后，镜头盖上透明超疏水层被剥离的区域具有较重的脏污，通过其无法清晰地查看镜头，而镜头盖上透明超疏水层被保留的区域较为干净，脏污粘附量较少，通过其能够清晰地查看镜头。这表明，该透明超疏水层具有优异的自清洁效果。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种透光板材，其特征在于，所述透光板材(100)包括：透明基底(11)和透明超疏水层(12)；

所述透明超疏水层(12)包括：聚合物膜本体(121)和纳米阵列结构(120)，所述聚合物膜本体(121)形成于所述透明基底(11)的表面，所述纳米阵列结构(120)一体成型于所述聚合物膜本体(121)的远离所述透明基底(11)的表面；

所述纳米阵列结构(120)单层布置，所述纳米阵列结构(120)的阵列周期小于或等于目标光线的波长，所述目标光线为被所述透光板材所透射的光线。

2.根据权利要求1所述的透光板材，其特征在于，所述纳米阵列结构(120)具有氟元素，自所述纳米阵列结构(120)的内部至所述纳米阵列结构(120)的表面，所述氟元素的含量逐渐增多。

3.根据权利要求2所述的透光板材，其特征在于，所述纳米阵列结构(120)的远离所述聚合物膜本体(121)的上表面所含氟元素的含量大于或等于20atm％；

所述纳米阵列结构(120)的距离表面为50nm的位置处所含氟元素的含量大于或等于2atm％。

4.根据权利要求1所述的透光板材，其特征在于，通过纳米压印工艺，利用第一原料在所述透明基底(11)上制备得到所述透明超疏水层(12)，其中，所述第一原料包括疏水物质。

5.根据权利要求1所述的透光板材，其特征在于，通过纳米压印工艺，利用第二原料在所述透明基底(11)上制备得到具有所述纳米阵列结构(120)的中间体膜层，以及，利用疏水物质对所述纳米阵列结构(120)进行修饰，在所述纳米阵列结构(120)上形成疏水膜，制备得到所述透明超疏水层(12)。

6.根据权利要求1所述的透光板材，其特征在于，所述纳米阵列结构(120)包括多个纳米结构单元，所述多个纳米结构单元的结构包括柱状、类柱状、圆台状、类圆台状、圆锥状、类圆锥状、针状、类针状中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的透光板材，其特征在于，所述纳米阵列结构(120)包括多个纳米结构单元，所述纳米结构单元的表面上具有纳米级别的粗糙结构。

8.根据权利要求1所述的透光板材，其特征在于，所述纳米阵列结构(120)的上表面面积与所述纳米阵列结构(120)所在平面的面积之比小于或等于30％。

9.根据权利要求1-8任一项所述的透光板材，其特征在于，所述纳米阵列结构(120)包括多个纳米结构单元，所述纳米结构单元的结构参数满足下述条件中的至少一个：

所述纳米结构单元的平均直径与所述目标光线的波长之比为1:40～1:2；

所述纳米结构单元的高度与所述目标光线的波长之比为1:10～1:1。

10.一种结构件，其特征在于，所述结构件(200)包括视窗部(201)和侧框部(202)，所述侧框部(202)围设于所述视窗部(201)的外侧；

所述视窗部(201)采用权利要求1-9任一项所述的透光板材(100)制备得到。

11.根据权利要求10所述的结构件，其特征在于，所述侧框部(202)具有连接结构，所述连接结构被配置为能够使所述侧框部(202)可拆卸地连接于主体设备(301)；

所述连接结构包括螺纹结构。

12.一种光感装置，其特征在于，所述光感装置(300)包括权利要求10-11任一项所述的结构件(200)和主体设备(301)。

13.根据权利要求12所述的光感装置，其特征在于，所述主体设备(301)具有光透射部(3010)；

所述结构件(200)连接于所述主体设备(301)且密封所述光透射部(3010)，所述光透射部(3010)与所述结构件(200)的视窗部(201)相对。

14.根据权利要求13所述的光感装置，其特征在于，所述光感装置(300)还包括除污机构，所述除污机构连接于所述主体设备(301)，所述除污机构被配置为用于对所述视窗部(201)进行除污。

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