微透镜阵列（MLA）是增强现实和虚拟现实应用中必不可少的光学成像设备。然而，由于空气中的水汽，在潮湿的室外环境中MLA的成像功能会受到影响。为了防止水汽的粘附，科研学者将超疏水结构集成到MLA之间，从而赋予其超疏水性能。其中，超疏水MLA由两种微结构组成：具有粗糙表面的疏水微结构和具有光滑表面的微透镜。因此，为了满足这两种具有矛盾物理性质结构的加工，通常使用多种不同的技术制备具有防水功能的MLA结构。
最近，该研究团队利用3D激光直写光刻技术（DLW），一步内直接完成了MLA和超疏水微结构的制备（图1）。基于DLW的高制造自由度，该方法不需要灰度光掩模，所以显著降低了制造复杂性。同时，允许设计人员通过自由调节结构参数优化光学与防水功能。通过2次软光刻技术，成功地将具有多级柱阵列（图1a）的超疏水MLA转移到柔性材料聚二甲基硅氧烷（PDMS）上。超疏水MLA上水滴的接触角（CA）为151.8°，滚动角（SA）低于5.8°。尽管存在多级柱阵列的疏水结构，该超疏水MLA不仅填充因子达到了78%（图2），透射率也接近常规MLA的92.3%（图3）。在湿度为100%的环境中，制备的超疏水MLA不仅展现了良好的防水功能以及极好的潮湿环境适应性（图4）。同时，因为其由柔性材料制备，因此在先进显示领域提供了广泛的应用前景。
基于激光直写光刻技术，一次性完成具有矛盾物理性质结构表面的加工，极大的简化了复杂3D结构的制造工艺流程，为多功能微纳器件的制造提供了全新的思路。该工作以“Flexible Superhydrophobic Microlens Array for Humid Outdoor Environment Applications”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。文章第一作者是武汉大学博士生栾世奕。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金委的支持。
图1.具有超疏水微结构的柔性MLA的制造示意图：（a）基于3D DLW的超疏水MLA微结构制备。插图：由小柱和圆柱体组成的多级疏水结构。（b） 模板硅烷化。（c） 在第二次软光刻工艺之后制备的超疏水柔性MLA。
图2. PDMS制成的常规MLA（左）、疏水MLA（中）和超疏水MLA（右）SEM图。
图3. 周期尺寸为80μm的三种MLA的透射率。（b） 周期尺寸大小对超疏水微透镜阵列在450nm波长下透射率的影响。
图4.（a）弯曲的柔性常规MLA、柔性疏水MLA和柔性超疏水MLA的光学照片（标记分别为红色、蓝色和黄色）。插图：三种弯曲MLA上水滴的形状及其对应的CA和SA。（b）在三种弯曲的MLA上滴水滴。（c） 滴水后三种弯曲的MLA的光学照片。（d） 滴水后从弯曲的三种MLA获得的图像。（e） 滴水后弯曲的超疏水MLA的聚焦性能。（f） 照片显示了三种MLA在潮湿室外环境中的防水功能测试实验。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c17128
相关进展
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。
