利用整片蝴蝶翅膀制作大面积、高精度薄膜型光栅器件的方法

摘要

本发明涉及一种利用整片蝴蝶翅膀制作大面积、高精度薄膜型光栅器件的方法，包括鳞翅清洁粘固、多角度旋转蒸镀覆形金属薄膜、无气泡浇铸弹性背衬、翻卷揭模以吸离覆形金属薄膜、非触碰式清除弹性背衬等步骤。有益之处：（1）本发明可以在覆形金属薄膜上高效率成形出大面积、高精度仿蝶翅微沟槽型光栅微结构；（2）本发明在完整蝶翅表面采用多角度旋转蒸镀以沉积覆形金属薄膜的方法，可实现对斜楔形、小倾角蝶翅微结构的全覆盖、高精度捕捉覆形；（3）本发明采用翻卷揭模以吸离覆形金属薄膜的方法，利用了背衬材料易与光滑薄膜相吸合而粗糙鳞翅易与光滑薄膜相脱离的特性，有效保证了揭模过程中薄膜型光栅器件的大面积完整性。

主权项

利用整片蝴蝶翅膀制作大面积、高精度薄膜型光栅器件的方法，包括：第一步：蝴蝶鳞翅气吹清洁及全翅面粘贴固定裁选翅面完整、无破损的新鲜蝴蝶成虫翅膀作为复制用生物模板，先用气吹球轻轻吹去鳞翅表面浮尘，再用防水胶带沿翅膀外缘轮廓采用压边方式将其粘贴固定于玻璃基片上，制得全翅面粘固生物模板；第三步：覆形金属薄膜外表面无气泡浇铸弹性背衬选择复型精度高且固化后弹性好的复型高聚物作为背衬材料，先按比例配置其高分子预聚体，进而在浇铸夹具内对第二步蒸镀后的覆形金属薄膜进行预聚体浇铸，然后真空除气2min～4min后固化并脱去浇铸夹具，便在覆形金属薄膜外表面制得弹性背衬；其特征在于，还包括如下步骤：第二步：蝴蝶鳞翅多角度旋转蒸镀覆形金属薄膜(A)将第一步制得的全翅面粘固生物模板安装于真空蒸镀室的基片夹具上，参照生物模板的鳞片倾角调整样品转轴与水平面的初始夹角处于小角度范围，以细晶粒金属作为蒸发源并采用1.5rps～3.0rps的样品转速在全翅面粘固生物模板表面蒸镀一层厚度为300nm～350nm的覆形金属薄膜；(B)进一步调整样品转轴与水平面的二次夹角处于15°～20°范围内，保持与(A)步骤相同的样品转速在经(A)步骤蒸镀后的全翅面粘固生物模板表面再蒸镀一层厚度为300nm～350nm的同质覆形金属薄膜；第四步：弹性背衬翻卷揭模以吸离覆形金属薄膜(A)根据蝴蝶翅膀的材质及结构特点，参考第一步中蝴蝶鳞翅的粘固方位，以弹性背衬上处于蝴蝶鳞片根部方向的边缘作为揭模起始边，以顺鳞片方向作为揭模方向；(B)按照(A)步骤确定的揭模顺序及方向，利用背衬材料易与光滑薄膜相吸合而粗糙鳞翅易与光滑薄膜相脱离的材质、结构特性，采用翻卷揭模的方法将弹性背衬揭离由防水胶带压实的生物模板，该过程中覆形金属薄膜将吸附于弹性背衬而脱离鳞翅表面；第五步：覆形金属薄膜外表面非触碰式清除弹性背衬(A)将第四步获得的吸附有覆形金属薄膜的弹性背衬置于防护网罩内，综合考量覆形金属薄膜、弹性背衬和防护网罩的材质理化性质及其稳定性，采用适当的非触碰式方法去除覆形金属薄膜外表面所吸附的弹性背衬；(B)利用裁切刀对经(A)步骤操作后的覆形金属薄膜进行边缘修整，然后利用有机溶剂和去离子水对其进行低扰度清洗以清除表面剩余杂质，进而在45℃～65℃条件下烘干便最终制得具有仿蝶翅沟槽微结构的薄膜型光栅器件。