一种全纸基微透镜阵列的制作方法

本发明涉及一种全纸基微透镜阵列，属于纳米/微米微结构材料。

背景技术：

微透镜阵列是指一定数量微纳尺度的球面或自由曲面透镜的排列组合，它是下一代三维成像系统的关键部件，具有视场极大、像差和畸变小、时间分辨率高、景深无限等良好的光学特性。人工微透镜阵列在图像系统的各种应用中具有重要的潜力。例如，微透镜阵列适用于极小型化成像系统和三维光场相机；高质量的微透镜阵列还可应用于彩色成像系统、三维图像采集系统和指纹识别系统等。

微透镜阵列材料具有多样化，传统的制作材料包括树脂材料，比如聚甲基丙烯酸甲酯(pmaa)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)和聚双烯丙基二甘醇碳酸酯(cr-39)等，但是树脂材料耐溶剂性耐热性都比较差，且容易造成环境污染；另外硫系玻璃也可用作微透镜阵列材料，但是一般玻璃熔点较高，制备比较复杂；还有一些晶体材料，比如硒化锌(znse)，利用这种材料制作也比较有难度，且有毒性。

纸的成分主要是植物纤维素纤维，植物纤维素纤维具有丰富的来源，同时纤维素材料本身是透明的，因此如果用这种材料来制备微透镜阵列将具有成本低廉，可再生、环保、可生物降解等优点。但是由于普通的纸是不透明的，大家普遍认为纸不能用来做微透镜阵列，而且纸没有热塑性，常温常压下也很难溶解，当前现有的微结构阵列的制备方法都不适用。因而，目前尚未出现全纸基的微透镜阵列结构。

技术实现要素：

为了克服现有微透镜材料的不足，本发明采用纯纤维素纤维的纸作为微透镜阵列的材料，提供了一种全纸基微透镜阵列。

本发明采用的技术方案为：

一种全纸基微透镜阵列，包括纤维素纤维的衬底和纤维素纤维的微透镜，多个微透镜周期排列分布在衬底的表面，且微透镜和衬底为一体结构。

进一步地，所述纤维素纤维从草本植物或木本植物中提取，不含任何外来添加物。

进一步地，所述微透镜的排列方式为紧密排列或者非紧密排列。

进一步地，所述微透镜的结构为球面或自由曲面的凸透镜或凹透镜。

进一步地，所述微透镜的直径为500nm-1cm，排列周期为500nm-1cm。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明全纸基的微透镜阵列与传统的玻璃、树脂的微透镜相比，具有低成本，柔性，绿色环保等特点。

(2)本发明全纸基微透镜阵列具有很好的耐溶剂性以及耐热性，可以在一些特殊环境中使用。

(3)本发明的微透镜阵列透光率达到70％以上，可在成像、显示、传感器等方面广泛应用。

附图说明

图1为本发明全纸基微透镜阵列的结构图。

图2为实施例2中全纸基微透镜阵列的sem。

图3为实施例2中全纸基微透镜阵列的成像图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的全纸基微透镜阵列包括纤维素纤维的衬底1和纤维素纤维的微透镜2，多个微透镜2周期排列分布在衬底1的表面，且微透镜2和衬底1为一体结构。

实施例1：

将湿润的纯木材纤维素纤维的纸放置于具有紧密排列的凹球面微透镜阵列模板之上，然后在纸上依次覆盖上滤膜和多层滤纸，加0.1-10mpa左右压力，经过2小时待纸完全干燥，脱模后即可得到紧密排列的凸球面的微透镜阵列，其结构单元的直径为500nm，周期为500nm。

实施例2：

将湿润的纯木材纤维素纤维的纸放置于具有非紧密排列的凹球面微透镜阵列模板之上，然后在纸上依次覆盖上滤膜和多层滤纸，加0.1-10mpa左右压力，经过2小时待纸完全干燥，脱模后即可得到非紧密排列的凸球面的微透镜阵列，其结构单元的直径为6.5μm，周期为6.5μm。

实施例3：

将湿润的纯木材纤维素纤维的纸放置于具有非紧密排列的凸球面微透镜阵列模板之上，然后在纸上依次覆盖上滤膜和多层滤纸，加0.1-10mpa左右压力，经过2小时待纸完全干燥，脱模后即可得到非紧密排列的凹球面的微透镜阵列，其结构单元的直径为50μm，周期为40μm。

实施例3：

将湿润的纯竹材纤维素纤维的纸放置于具有紧密排列的凸的自由曲面微透镜阵列模板之上，然后在纸上依次覆盖上滤膜和多层滤纸，加0.1-10mpa左右压力，经过2小时待纸完全干燥，脱模后可得到紧密排列的凹自由曲面的微透镜阵列，其结构单元的直径为500μm，周期为500μm。

实施例4：

将湿润的纯稻草纤维素纤维的纸放置于具有紧密排列的凸的球面微透镜阵列模板之上，然后在纸上依次覆盖上滤膜和多层滤纸，加0.1-10mpa左右压力，经过2小时待纸完全干燥，脱模后即可得到紧密排列的凹球面的微透镜阵列，其结构单元的直径为1mm，周期为1mm。

实施例5：

将湿润的纯麦秆纤维素纤维的纸放置于具有紧密排列的凹自由曲面的微透镜阵列模板之上，然后在纸上依次覆盖上滤膜和多层滤纸，加0.1-10mpa左右压力，经过2小时待纸完全干燥，脱模后即可得到紧密排列的凸自由曲面的微透镜阵列，其结构单元的直径为5mm，周期为5mm。

实施例6：

将湿润的纯木材纤维素纤维的纸放置于具有紧密排列的凹球面微透镜阵列模板之上，然后在纸上依次覆盖上滤膜和多层滤纸，加0.1-10mpa左右压力，经过2小时待纸完全干燥，脱模后即可得到紧密排列的凸球面的微透镜阵列，其结构单元的直径为1cm，周期为1cm。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种全纸基微透镜阵列，属于纳米/微米微结构材料。该全纸基微透镜阵列包括纤维素纤维的衬底和纤维素纤维的微透镜，多个微透镜周期排列分布在衬底的表面，且微透镜和衬底为一体结构。其中，纤维素纤维从草本植物或木本植物中提取，不含任何外来添加物。本发明全纸基的微透镜阵列与传统的玻璃、树脂的微透镜相比，具有低成本，柔性，绿色环保等特点，可在成像、显示、传感器等方面广泛应用。

技术研发人员：祝名伟;吴佳扬;黄大方;陈延峰
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2019.05.13
技术公布日：2019.08.09