[发明专利]一种基于类石墨烯电热膜的光学元件模压方法

说明书

本发明提供一种基于类石墨烯电热膜的光学元件模压方法，包括以下步骤：第一压紧模具的压紧面表面设置有微结构模腔，在微结构模腔的表面镀上一层类石墨烯电热膜；对类石墨烯电热膜进行通电和加热；使发热的类石墨烯电热膜与光学元件坯料相接触；光学元件坯料通过热传导接收来自类石墨烯电热膜的热量并软化变形之后，填充满微结构模腔；利用第二压紧模具中的冷却通道对根据微结构模腔变形的光学元件坯料进行冷却定形，制成透镜。该方法采用类石墨烯电热膜局部加热，加热速度快，能量利用率高，而且类石墨烯电热膜具有低摩擦系数，可有效防止坯料与模具之间的粘连，同时能够确保光学元件表面高质量、高光学精度的加工制造。

技术领域

本发明涉及类石墨烯材料应用技术领域，更具体地，涉及一种基于类石墨烯电热膜的光学元件模压方法。

背景技术

近年来，高精度光学元件需求量越来越大，该种元件广泛应用于手机和相机镜头，以及光学检测系统中。目前常见的光学元件材料主要为塑料(如PMMA和PC)和玻璃，而加工方法包括料筒加热注射成型，精密磨削和精密模压。料筒加热注射成型方法常用于加工塑料光学元件，而无法加工高玻璃化温度和低热导率的玻璃光学元件。精密磨削方法可用于加工球面玻璃光学元件，但这种方法耗时耗力，而且对操作人员技术要求较高。模压成型方法在一定程度上可以实现大规模制造塑料和玻璃材质的自由曲面光学元件，但是，传统的模压成型常采用红外加热的方式对模具和工件进行整体加热，加热过程中将消耗大量能量，加热速度慢，能量利用率低，而且导致热循环时间过长，从而影响生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的模压成型方法采用红外加热的方式对模具和工件进行整体加热，加热过程中消耗大量能量，而且热循环时间过长，生产效率低下等缺陷，提供一种加热速度快、能量利用率高、精度高的基于类石墨烯电热膜的光学元件模压方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于类石墨烯电热膜的光学元件模压方法，包括以下步骤：

S1、第一压紧模具的压紧面表面设置有微结构模腔，在所述微结构模腔的表面镀上一层类石墨烯电热膜；

S2、镀有所述类石墨烯电热膜的第一压紧模具放置于真空或氮气环境中，并对所述类石墨烯电热膜进行通电和加热，使所述类石墨烯电热膜达到设定温度；

S3、将光学元件坯料放置在第二压紧模具的承载面上或者第一压紧模具的压紧面上；

若所述光学元件坯料放置在第二压紧模具的承载面上，则传动机构带动所述第一压紧模具向所述光学元件坯料移动并将其压紧于第一压紧模具和第二压紧模具之间，使发热的类石墨烯电热膜与光学元件坯料相接触，并持续对光学元件坯料施加设定压力；

若所述光学元件坯料放置在第一压紧模具的压紧面上，则传动机构带动第二压紧模具向所述光学元件坯料移动并将其压紧于第一压紧模具和第二压紧模具之间，使发热的类石墨烯电热膜与光学元件坯料相接触，并持续对光学元件坯料施加设定压力；

S4、所述光学元件坯料通过热传导接收来自所述类石墨烯电热膜的热量并软化变形之后，填充满所述微结构模腔；

S5、若所述光学元件坯料放置在第二压紧模具的承载面上，则传动机构将镀有类石墨烯电热膜的第一压紧模具移走，利用所述第二压紧模具中的冷却通道对根据所述微结构模腔变形的光学元件坯料进行冷却定形，制成透镜；

若所述光学元件坯料放置在第一压紧模具的压紧面上，则传动机构将第二压紧模具移走，利用所述第一压紧模具中的冷却通道对根据所述微结构模腔变形的光学元件坯料进行冷却定形，制成透镜。

优选地，在步骤S5之后，还包括步骤S6：对所述透镜的表面光滑度和光学精度进行测试，如表面光滑度和光学精度的测试结果不满足要求，则根据测试结果对模压过程中的设定温度和设定压力进行数值修正；若表面光滑度和光学精度的测试结果满足要求，则制得所需光学透镜；