[发明专利]一种可变焦光学透镜系统及其制备

权利要求书

1.一种可变焦光学透镜系统，其特征在于，包括：

透明的弹性或柔性的离子导体，为离子液体凝胶或掺杂有可解离金属盐的水凝胶；

介电弹性体薄膜，为透明或者局部透明的弹性绝缘材料；

其中，所述离子导体粘结于介电弹性体薄膜的两侧，按照离子导体/介电弹性体薄膜/离子导体的顺序组合，形成夹心结构。

2.根据权利要求1所述可变焦光学透镜系统，其特征在于，所述离子液体凝胶为在咪唑类离子液体中聚合单体所得，所述可解离金属盐为氯化钠(NaCl)、醋酸钠(NaAc)、氯化锂(LiCl)、氯化钾(KCl)、氯化镁(MgCl₂)或醋酸钾(KAc)，相对于溶剂，可解离金属盐的掺杂量范围为0.5-12mol/L，所述咪唑类离子液体为丙烯酰胺(acrylamide，AAm)、甲基丙烯酸(methacrylic acid，MAA)、2-甲基丙烯酰胺(2-methylacrylamide，MAA)、丙烯酸(AA)、异丙基丙烯酰胺(N-isopropylacrylamide,NIPAm)或甲基丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl methacrylate,HEMA)；所述单体为1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-甲基-3-甲基咪唑硫酸乙酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯或1-丁基-3-甲基咪唑硫酸甲酯。

3.根据权利要求1所述可变焦光学透镜系统，其特征在于，所述弹性绝缘材料为聚丙烯酸酯、硅橡胶或聚氯乙烯，所述局部透明是指与离子导体交接的部位是透明的。

4.根据权利要求1所述可变焦光学透镜系统，其特征在于，所述夹心结构的周边以刚性或弹性的固体边框固定，外电路的两端电极分别连接至介电弹性体薄膜两侧的离子导体上。

5.根据权利要求1所述可变焦光学透镜系统，其特征在于，所述介电弹性体薄膜两侧的离子导体形态为：

一侧为球缺状，另一侧为片状；

或，两侧均为球缺状。

6.一种制备权利要求1所述可变焦光学透镜系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，把高分子单体加入溶剂中，充分搅拌溶解，制备高分子单体溶液，其中所述溶剂为离子液体或去离子水；

步骤2，如果步骤1中使用溶剂为去离子水，则将金属盐加入至所得高分子单体溶液中，然后转入步骤3；如果步骤1中使用溶剂为离子液体，则直接进入步骤3；

步骤3，在高分子单体溶液中加入交联剂、引发剂和催化剂，搅拌混合均匀得到混合液体；

步骤4，将混合液体倒入模具中，密封隔绝空气中，放入恒温箱中，35-60℃加热1-2个小时；或者，放入紫外线交联仪，室温条件下光照1-2个小时；制备得到离子液体凝胶或掺杂有可解离金属盐的水凝胶，即离子导体；

步骤5，将离子导体转印或粘贴至透明或局部透明的介电弹性体薄膜上，构成离子导体/介电弹性体薄膜/离子导体的夹心结构。

7.根据权利要求6所述可变焦光学透镜系统的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，高分子单体为丙烯酰胺(acrylamide，AAm)、甲基丙烯酸(methacrylic acid，MAA)、2-甲基丙烯酰胺(2-methylacrylamide，MAA)、丙烯酸(AA)、异丙基丙烯酰胺(N-isopropylacrylamide,NIPAm)或甲基丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl methacrylate,HEMA)，高分子单体溶液的质量分数为1％-20％。

8.根据权利要求6所述可变焦光学透镜系统的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，当溶剂为去离子水时，金属盐为氯化钠(NaCl)、醋酸钠(NaAc)、氯化锂(LiCl)、氯化钾(KCl)、氯化镁(MgCl₂)或醋酸钾(KAc)，相对于去离子水的浓度为0.5～12mol/L。

9.根据权利要求6所述可变焦光学透镜系统的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，交联剂相对于高分子单体的质量分数为0.001～0.06％，热引发剂相对于高分子单体的质量分数为0.001％～0.01％，催化剂相对于溶剂的体积分数为0.001％～0.05％。

10.根据权利要求6或8所述可变焦光学透镜系统的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，分子量为154.17g/mol；热引发剂为过硫酸铵，分子量为228.201g/mol；催化剂为N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，分子量为116.20g/mol。