微透鏡陣列（MLA）是增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實應(yīng)用中必不可少的光學(xué)成像設(shè)備。然而，由于空氣中的水汽，在潮濕的室外環(huán)境中MLA的成像功能會受到影響。為了防止水汽的粘附，科研學(xué)者將超疏水結(jié)構(gòu)集成到MLA之間，從而賦予其超疏水性能。其中，超疏水MLA由兩種微結(jié)構(gòu)組成：具有粗糙表面的疏水微結(jié)構(gòu)和具有光滑表面的微透鏡。因此，為了滿足這兩種具有矛盾物理性質(zhì)結(jié)構(gòu)的加工，通常使用多種不同的技術(shù)制備具有防水功能的MLA結(jié)構(gòu)。
最近，該研究團隊利用3D激光直寫光刻技術(shù)（DLW），一步內(nèi)直接完成了MLA和超疏水微結(jié)構(gòu)的制備（圖1）。基于DLW的高制造自由度，該方法不需要灰度光掩模，所以顯著降低了制造復(fù)雜性。同時，允許設(shè)計人員通過自由調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化光學(xué)與防水功能。通過2次軟光刻技術(shù)，成功地將具有多級柱陣列（圖1a）的超疏水MLA轉(zhuǎn)移到柔性材料聚二甲基硅氧烷（PDMS）上。超疏水MLA上水滴的接觸角（CA）為151.8°，滾動角（SA）低于5.8°。盡管存在多級柱陣列的疏水結(jié)構(gòu)，該超疏水MLA不僅填充因子達到了78%（圖2），透射率也接近常規(guī)MLA的92.3%（圖3）。在濕度為100%的環(huán)境中，制備的超疏水MLA不僅展現(xiàn)了良好的防水功能以及極好的潮濕環(huán)境適應(yīng)性（圖4）。同時，因為其由柔性材料制備，因此在先進顯示領(lǐng)域提供了廣泛的應(yīng)用前景。
圖2. PDMS制成的常規(guī)MLA（左）、疏水MLA（中）和超疏水MLA（右）SEM圖。
圖3. 周期尺寸為80μm的三種MLA的透射率。（b） 周期尺寸大小對超疏水微透鏡陣列在450nm波長下透射率的影響。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c17128
