一种仿生PDMS曲面复眼的制备方法

摘要

本发明涉及仿生曲面复眼，具体为一种仿生PDMS曲面复眼的制备方法。本发明解决了现有仿生曲面复眼体积大、视场小、实用性低的问题。一种仿生PDMS曲面复眼的制备方法包括如下步骤：制备PDMS微凸透镜模；制备PDMS栅格模；制备PDMS外围包裹模；将PDMS微凸透镜模和PDMS栅格模的底部粘合在一起；将光纤插入PDMS栅格模的圆柱状空腔中；将PDMS外围包裹模粘在PDMS栅格模的外圆周上形成位于PDMS栅格模与PDMS外围包裹模之间的空腔；对空腔加压使PDMS微凸透镜模弯曲，从而得到复眼。本发明制得的复眼具有成本低、制作简单、微米尺度、纳米精度的优势，可广泛适用于三维成像检测领域。

主权项

一种仿生PDMS曲面复眼的制备方法，其特征在于：包括如下步骤： （一）、PDMS微凸透镜模（7）的制备：步骤1：取遮光部分为若干个直径为100um的小圆（1）的第一掩膜版（2），若干个小圆（1）均布在直径为1cm的大圆范围内，其中：相邻小圆的间距为10um且相邻三小圆圆心连接在一起为正三角形；步骤2：取直径为4英寸的第一圆形基片（3）进行表面预处理后在1800C烘台上烘30min再降至室温；在第一圆形基片（3）上涂一层厚度为 15um的AZ4620光刻胶后放在800C烘盘上烘90分钟再降到室温；将第一圆形基片（3）和第一掩膜板（2）一起放入光刻机内紫外曝光37秒，取出第一圆形基片（3）放在显影液里显影27秒后得到第一圆形基片（3）上的第一圆柱状结构（4）；然后把第一圆形基片（3）取出用氮气吹干后放在800C烘盘上坚膜45分钟再降到室温；步骤3：将第一圆形基片（3）放在1400C烘盘上热熔65分钟后第一圆形基片（3）上的圆柱状结构（4）变成微凸透镜结构（5），冷却后固化成型；步骤4：取PDMS液体抽真空去除气泡后浇在第一圆形基片（3）的微凸透镜结构（5）上，再次抽真空去除气泡后在800C烘箱内加热2小时使PDMS液体固化，揭下PDMS固态模，从而完成一次对微凸透镜结构（5）的PDMS倒模，得到带有凹透镜结构的PDMS负模（6）；步骤5：将PDMS负模（6）浸泡于HPMC溶液中进行表面处理后再对PDMS负模（6）进行如上所述的PDMS倒膜，得到PDMS微凸透镜模（7）； （二）、PDMS栅格模（11）的制备：步骤1：取透光部分为若干个圆形且相邻圆形之间的间距均为25um的第二掩膜版（8），若干个圆形均布在直径为1cm的圆范围内；步骤2：取直径为4英寸的第二圆形基片（9）进行表面预处理后在1800C烘台上烘30分钟再降至室温；在第二圆形基片（9）上涂一层厚度为200um的SU‑8负光刻胶；将第二圆形基片（9）放到烘盘上从室温缓慢升至650C后停留7分钟，再升至950C后停留45分钟，接着缓慢降至室温；将第二圆形基片（9）和第二掩膜板（8）一起放入光刻机内进行紫外曝光35秒；将第二圆形基片（9）放在烘盘上从室温升至650C停留5分钟，再升至950C停留15分钟，接着缓慢降至室温后放入显影液中显影15分钟，得到第二圆形基片（9）上的第二圆柱状结构（10）；步骤3：对第二圆柱状结构（10）进行如第一步步骤4中所述的PDMS倒膜，得到带有圆柱状空腔的PDMS栅格模（11）；（三）、PDMS外围包裹模的制备：步骤1：取上表面中心处开有直径为2cm且高度大于1cm的盲孔的圆柱体模具（12），圆柱体模具（12）上盲孔底部的中心固定有直径为1cm且高度为1cm的小圆柱体（13）；步骤2：取PDMS溶液抽真空去除气泡后浇在圆柱体模具（12）的盲孔内以及小圆柱体（13）的上表面上，再抽真空去除气泡后放入800C烘箱加热2小时使PDMS溶液固化，揭下PDMS固态模，得到PDMS外围包裹模（14）；（四）、在显微镜下将PDMS微凸透镜模（7）和PDMS栅格模（11）的底部均涂一层PDMS液体后粘合在一起并使PDMS栅格模（11）上圆柱状空腔以外的部分与PDMS微凸透镜模（7）上相邻微凸透镜之间的间隙相对应； （五）、在显微镜下将直径小于80um的光纤（15）插入PDMS栅格模（11）的每个圆柱状空腔中，在每个圆形栅格内注入PDMS液体后固化使光纤（15）固定在圆形栅格内；在PDMS外围包裹模（14）的底部开与光纤（15）数量相同且直径为90‑100um的通孔，将光纤（15）从通孔内引出后在PDMS栅格模（11）的外圆周上涂一层PDMS液体，接着将PDMS外围包裹模（14）套在PDMS栅格模（11）的外圆周上并粘合在一起，从而形成位于PDMS栅格模（11）与PDMS外围包裹模（14）之间的空腔（16）；（六）、将内置空气、PDMS液体或NOA73液体的注射泵通过管道与空腔（16）相连并对空腔（16）加压使PDMS微凸透镜模（7）弯曲，当注射泵内置空气时对空腔（16）内注入固化液体使其固化成型，从而得到仿生PDMS曲面复眼。