專利名稱：聚合物表面的亞微米/微米微透鏡陣列的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物表面微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法。
背景技術(shù)：
亞微米/微米微透鏡陣列的制備是一項(xiàng)具有重要應(yīng)用背景的技術(shù)。由于微透鏡陣列可以矯正光束、光連接以及成像，因此在數(shù)碼相機(jī)、液晶顯示、發(fā)光二極管、微光刻、共焦顯微鏡、光轉(zhuǎn)換器和聯(lián)接器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前的微透鏡制備技術(shù)通常采用聚合物溶融、濕刻蝕、印模、光刻等昂貴的微加工手段和方法，其中印模法可以大批量生產(chǎn)，但其模具通常采用成本高、設(shè)備復(fù)雜的微加工技術(shù)，制作周期長，限制了其成本的降低。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、成本低的聚合物表面微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法。
2、技術(shù)方案本發(fā)明所述的聚合物表面微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法，包括以下步驟(1)通過自組裝技術(shù)在聚合物的表面排列亞微米/微米二氧化硅(SiO2)微球，獲得聚合物表面大面積高度有序的二維單層微球陣列；其中自組裝技術(shù)為公知技術(shù)，本專利可采用本申請人一份在先專利所公開的技術(shù)，專利號為ZL03131989.0。
(2)將上述表面帶有微球陣列的聚合物放入恒溫箱中熱處理，熱處理的溫度為140～180℃，時(shí)間為1min～24h，然后用HF酸溶液腐蝕除去SiO2微球，即可在聚合物的表面獲得大面積高度有序的二維凹透鏡陣列；(3)將上述聚合物凹透鏡陣列作為模板壓在另一聚合物的表面，放入恒溫箱中80～130℃熱處理5min～1h后脫模，可得另一聚合物的凸透鏡陣列。
3、有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)(1)可根據(jù)自組裝SiO2微球的尺寸調(diào)控所得表面布拉維點(diǎn)陣的顆粒大小，從幾百納米到幾十個(gè)微米連續(xù)可調(diào)。
(2)自組裝結(jié)合熱處理技術(shù)制備印模不需光刻等復(fù)雜技術(shù)，極大地降低了成本。
(3)可方便調(diào)控微透鏡陣列的周期、焦距、厚度等參數(shù)。
(4)適用材料范圍廣。
(5)工藝簡單，對設(shè)備要求不高，費(fèi)用低廉。
四

圖1是制備過程的示意圖，其中(A)SiO2微球自組裝；(B)熱處理；(C)HF酸腐蝕；(D)壓模；(E)脫模。
圖2是制備的微凹透鏡陣列的掃描電鏡圖。
圖3是制備的微凸透鏡陣列的掃描電鏡圖。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明包括自組裝結(jié)合熱處理技術(shù)制備印模工藝的設(shè)計(jì)與確定；微米/亞微米聚合物表面微透鏡陣列的制備方法。
實(shí)施例1通過自組裝技術(shù)在具有高軟化點(diǎn)低彈性的聚碳酸酯聚合物表面排列亞微米/微米SiO2微球，獲得大面積高度有序的二維單層微球陣列；然后將其放入恒溫箱中于140℃熱處理1min；用HF酸溶液腐蝕除去SiO2微球后即可得到在聚碳酸酯等聚合物表面的大面積高度有序二維凹透鏡陣列；將上述凹透鏡陣列作為模板壓在具有高透光率的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物表面，放入恒溫箱中在80℃下熱處理5min后脫模，即可得聚甲基丙烯酸甲酯、或聚苯乙烯等聚合物表面的凸透鏡陣列；實(shí)施例2利用自組裝技術(shù)將SiO2微球排列在聚碳酸酯表面，然后在180℃下熱處理24h，自然冷卻后利用HF酸將SiO2模板除去即得到聚碳酸酯微凹透鏡陣列，見圖2。
將上述微凹透鏡作為印模置于聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面，在130℃下處理1小時(shí)，脫模后可得聚甲基丙烯酸甲酯微凸透鏡陣列，見圖3。
實(shí)施例3制備過程與實(shí)施例相同，所不同的是高軟化點(diǎn)低彈性聚合物選用聚酰胺(或聚甲醛)，另一具有高透光率聚合物材料為聚苯乙烯，第一次熱處理溫度為150℃，時(shí)間為10h；第二次熱處理溫度為100℃，時(shí)間為30min。其結(jié)果相同。
權(quán)利要求
1.一種聚合物表面的微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)通過自組裝技術(shù)在聚合物的表面排列亞微米/微米二氧化硅微球，獲得聚合物表面大面積高度有序的二維單層微球陣列；(2)將上述表面帶有微球陣列的聚合物放入恒溫箱中進(jìn)行熱處理；然后用HF酸溶液腐蝕除去二氧化硅微球，即可在聚合物的表面獲得大面積高度有序的二維凹透鏡陣列；(3)將上述聚合物凹透鏡陣列作為模板壓在另一聚合物表面，放入恒溫箱進(jìn)行熱處理后脫模，可得另一聚合物的凸透鏡陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物表面的微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法，其特征在于在步驟(1)中，所說的聚合物材料為高軟化點(diǎn)低彈性聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物表面的微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法，其特征在于所說的聚合物材料為聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物表面的微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法，其特征在于在步驟(3)中，所說的另一聚合物材料為高透光率聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物表面的微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法，其特征在于所說的另一聚合物材料為聚甲基丙烯酸甲酯、或聚苯乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物表面的微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法，其特征在于在步驟(2)中，所說的熱處理溫度為140～180℃；時(shí)間為1min～24h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物表面的微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法，其特征在于在步驟(3)中，所說的熱處理溫度為80～130℃；時(shí)間為5min～1h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚合物表面的微米/亞微米微透鏡陣列的制備方法，屬于納米/微米微結(jié)構(gòu)材料及其制備技術(shù)。本發(fā)明制備方法采用自組裝技術(shù)結(jié)合壓模法，即首先利用膠體晶體模板結(jié)合熱處理技術(shù)制備微米/亞微米印模；經(jīng)過熱壓脫模制備微米/亞微米微透鏡陣列。本發(fā)明具有低成本、無需復(fù)雜設(shè)備與技術(shù)、可大批量快速生產(chǎn)、微透鏡陣列面積大有序度高、透鏡大小深度可調(diào)、透鏡表面光潔度高、聚焦性能好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B29K59/00GK1772463SQ20051009491
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者王振林, 祝名偉, 閔乃本 申請人:南京大學(xué)