[发明专利]一种类复眼双尺度曲面结构表面的激光冲击成形方法

说明书

本发明公开了一种类复眼双尺度曲面结构表面的激光冲击成形方法，涉及功能表面制备技术领域，在模板/下模板上开设凹坑形结构；模板/下模板上方依次设置箔材、透明弹性聚合物片材和透光玻璃板和夹具顶板，透明弹性聚合物片材下方涂覆有吸收层；其中，在凹坑形结构上开设有若干微孔或者在模板箔材上开设若干微孔并在箔材下方设置模板箔材；将夹具放置在激光加工系统平台上；在激光加工系统的软件内根据成形结构的要求绘制激光扫描路径并设置扫描参数；开启激光从而实现表面的激光扫描加工得到成形后的箔材。利用透明弹性聚合物片材对箔材进行预变形，再通过激光冲击成形工艺实现微米凸起结构的成形和毫米尺寸的凸起曲面的定形从而得到类复眼双尺度曲面结构表面。

技术领域

本发明涉及功能表面制备技术领域，尤其涉及到一种类复眼双尺度曲面结构表面的激光冲击成形方法，该方法适用于类复眼双尺度曲面结构表面的制备。

背景技术

类复眼双尺度曲面结构表面是指在毫米尺度凸起曲面上具有微米尺度凸起曲面阵列的双尺度曲面结构表面，这样的表面可用来实现仿生视觉研究，在仿生视觉方面具有潜在的应用价值，近年来得到了广泛的关注。

类复眼双尺度曲面结构表面通常需要在毫米尺度曲面制备出微米尺度凸起曲面阵列，并且对微米尺度凸起曲面的形状具有较高要求。在一般的微加工工艺中，微米尺度结构的曲面控制较为困难，例如光刻加工工艺一般获取的微孔结构为平底结构，而激光加工中获得的微孔底部形状复杂，不能直接用于光学领域。中国专利201911241817.7激光冲击成形方法中所成形的微结构决定于工艺参数和材料特性，由于材料力学性能的限制，一般获取的微结构具有较理想的曲面特征。然而，一般的激光冲击成形主要用于平面上微结构的冲击成形而难以用于曲面上的微结构的成形。这是因为成形材料在受到激光冲击时受到其他位置的材料限制，激光冲击成形结构的深度难以超过毫米尺度。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种类复眼双尺度曲面结构表面的激光冲击成形方法，通过在模板上开设凹坑形结构，利用透明弹性聚合物片材对箔材进行预变形，再通过激光冲击成形工艺实现微米凸起结构的成形和毫米尺寸的凸起曲面的定形从而得到类复眼双尺度曲面结构表面。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种类复眼双尺度曲面结构表面的激光冲击成形方法，包括如下步骤：

模具的制备：在模板/下模板上开设凹坑形结构，其中，凹坑形结构尺寸为毫米级；

将模具放置在夹具上：模板/下模板放置在夹具底板上，模板/下模板上方依次设置箔材、透明弹性聚合物片材和透光玻璃板和夹具顶板，透明弹性聚合物片材下方涂覆有吸收层；其中，在凹坑形结构上开设有若干微孔或者在模板箔材上开设若干微孔并在箔材下方设置模板箔材；微孔尺寸为微米级；

将夹具放置在激光加工系统平台上；

在激光加工系统的软件内根据成形结构的要求绘制激光扫描路径并设置扫描参数；

开启激光从而实现表面的激光扫描加工得到成形后的箔材。

上述方案中，所述凹坑形结构为球冠状曲面结构。

上述方案中，在凹坑形结构上开设微孔的方法有机械加工方法、激光直写加工方法和电解加工方法。

上述方案中，模板/下模板厚度为3mm～10mm，凹坑形结构的曲率半径为2mm～10mm，凹坑形结构在模板/下模板上的分布范围在Ф2mm到Ф10mm之间，微孔直径为5μm～100μm，微孔最大深度为5μm～200μm，微孔间距为6μm～300μm。

上述方案中，箔材厚度为2μm～30μm，吸收层的厚度为20μm～100μm，透明弹性聚合物片材厚度为5mm～10mm，透光玻璃板的厚度为3mm～10mm。