一种透明木材表面压印光学器件及其应用制造技术

本发明专利技术属于光学器件技术领域，具体涉及一种透明木材表面压印光学器件及其应用。光学器件的制备方法包括：将透明木材表面清洗，吹干，衬底表面旋涂PMMA，然后在PMMA层上旋涂紫外光固化胶；再将透明木材放置在硅片上，将透明的光栅阵列模板压印模板贴合在旋涂好的紫外胶层上，曝光，曝光结束后揭开软模板，在紫外胶层中得到光栅结构透明木材；重复以上操作，更换点阵结构压印模板制备得到点阵结构的透明木材。该光学器件在激光的照射下，在透明木材基板上的两种结构都产生了彩色条纹，透明木材上的光栅结构都可以发生衍射，两者的衍射效率均大于以PMMA为基材压印光栅结构和点阵结构后的衍射效率。的衍射效率。的衍射效率。

【技术实现步骤摘要】
一种透明木材表面压印光学器件及其应用


[0001]本专利技术属于光学器件
，具体涉及一种透明木材表面压印光学器件及其应用。

技术介绍

[0002]木材因其资源丰富、高强重比、低密度和具备功能化的潜力而被视为关键的开发方向。然而，木材在使用过程中，随着时间增长呈现出许多不利影响，包括易吸湿、开裂、翘曲、霉变和光降解等，这大大降低了木材在使用中的耐久性并且存在安全隐患，为了解决上述问题，科研工作者提出了许多在分子、原子以及纳米尺度的细胞壁修饰技术或物理与化学改性方法，通过物理密实化、填充和高温碳化，抽提、接枝、聚合、醚化和酯化反应等化学手段对天然木材进行功能化处理，制备出一系列具有特殊功能的木材并将其应用于生物工程、柔性电子、油水分离、海水淡化和储能等新兴领域。
[0003]透明木材作为一种木质复合材料，通过原位解聚木质素和回填折射率匹配的聚合物可以制备出具备优异的光学和机械性能的透明木质复合材料，兼具天然木材细胞壁的骨架结构和各向异性的特点，同时强度高于木材，韧性优于玻璃，且相对塑料更节能环保。1992出透明木材的概念并通过漂白、脱水和浸渍透明树脂的方法制备出透明木材，其主要对透明木材的制备方法开展研究。自2016年，瑞典皇家理工学院和美国马里兰大学两个课题几乎同时报道了透明木材的结构和功能的研究成果，并提出了透明木材新的研究方向和思路，引起学术界和工业界广泛关注。研究表明，在其优异的光学性能和机械性能的基础上对透明木材进行改性，赋予透明木材更丰富的功能如隔热、发光和电致变色等，将会在生物基复合材料、光学材料、节能建筑材料、电子器件、太阳能电池板和智能传感器等领域的应用中突显出巨大的潜力。
[0004]目前对透明木木材的功能化处理研究，主要是对填充的聚合物改性和添加纳米粒子，或者对透明木材表面改性处理可以使其具有不同的功能。目前透明木材功能修饰的报道包括制备发光透明木材、磁性透明木材、磁性发光透明木材、光致变色透明木材和隔热透明木材。在透明木材表面修饰主要是通过涂饰、刻蚀和组装电池等实现功能化。已有研究报道，在透明木材上涂饰聚(3，4
‑
乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)可以成功制备透明导电电极，这种电致变色器件能够在不同电压下表现出鲜明的品红色至透明无色的变化，该材料在能源转换和智能窗户有较大的应用潜能。在透明木材表面构造微纳米结构赋予其新的功能，这种方法具有高效、快捷、可控的操作和易加工性，但目前该研究方向报道仍然较少，仍需要进一步开发新技术和产品。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术目的之一在于提供一种透明木材表面压印光学器件，本专利技术以透明木材为基材，利用在其表面精密压印为透明木材构建微纳米结构，由此获得透明木材表面压印光学器件。这种透明木材表面压印光学器件在光学器件、光学成像、光电子器
件等领域有广泛的应用前景。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术可以采用以下技术方案：
[0007]本专利技术一方面提供一种透明木材表面压印光学器件，其制备方法包括：将透明木材表面清洗吹干，衬底表面旋涂PMMA，然后在PMMA层上旋涂紫外光固化胶；再将透明木材放置在电阻率为1Ωcm
‑1‑
10Ωcm
‑1的P掺杂(100)n型硅片上，将透明的光栅阵列模板压印模板贴合在旋涂好的紫外胶层上，曝光，曝光结束后揭开软模板，在紫外胶层中得到光栅结构透明木材；重复以上操作，更换点阵结构压印模板制备得到点阵结构的透明木材。
[0008]本专利技术另一方面提供一种上述的透明木材表面压印光学器件在制备光学器件或光电子器件中的应用。
[0009]本专利技术再一方面提供一种透明木材表面压印光学器件在光学成像中的应用。
[0010]本专利技术有益效果包括：本专利技术提供一种的透明木材表面压印光学器件是通过浸渍PMMA后制备得到，为透明木材表面紫外压印光栅结构和点阵结构制备光学器件提供优势。并且在激光的照射下，在透明木材基板上的两种结构都产生了彩色条纹(这种现象称为虹彩现象)，也称为结构色，透明木材上的光栅结构都可以发生衍射，两者的衍射效率均大于以PMMA为基材压印光栅结构和点阵结构后的衍射效率。
附图说明
[0011]图1为本专利技术实施例中透明木材表面压印光学器件的制备流程示意图；其中，(a)为透明木材制备流程图，(b)为透明木材光栅结构纳米压印流程图；
[0012]图2为透明木材表面光栅结构的表征图；其中，(a)为SEM图，(b)为AFM图；
[0013]图3为透明木材表面点阵结构的表征图；其中，(a)为SEM图；(b)为AFM图；
[0014]图4为PMMA表面光栅结构和点阵结构、透明木材表面光栅结构和点阵结构的透光率；
[0015]图5为PMMA表面光栅结构和点阵结构、透明木材表面光栅结构和点阵结构的反射率；
[0016]图6为衍射图样和效率装置简要示意图；
[0017]图7为PMMA和透明木材表面光栅结构表面结构色和衍射图样；其中，(a)为PMMA，(b)为透明木材；
[0018]图8为PMMA(a)和透明木材(b)表面点阵结构表面结构色和衍射图样；其中，(a)为PMMA，(b)为透明木材；
[0019]图9为PMMA表面点阵结构和光栅结构、透明木材表面点阵结构和光栅结构衍射效果。
具体实施方式
[0020]所举实施例是为了更好地对本专利技术进行说明，但并不是本专利技术的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述
技术实现思路
对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。
[0021]本文中使用的术语仅用于描述特定实施例，并且无意于限制本公开。除非在上下文中具有明显不同的含义，否则单数形式的表达包括复数形式的表达。如本文所使用的，应
当理解，诸如“包括”、“具有”、“包含”之类的术语旨在指示特征、数字、操作、组件、零件、元件、材料或组合的存在。在说明书中公开了本专利技术的术语，并且不旨在排除可能存在或可以添加一个或多个其他特征、数字、操作、组件、部件、元件、材料或其组合的可能性。如在此使用的，根据情况，“/”可以被解释为“和”或“或”。
[0022]本专利技术实施例提供一种透明木材表面压印光学器件，其制备方法包括：将透明木材表面清洗吹干，衬底表面旋涂PMMA，然后在PMMA层上旋涂紫外光固化胶；再将透明木材放置在电阻率为1Ωcm
‑1‑
10Ωcm
‑1的P掺杂(100)n型硅片上，将透明的光栅阵列模板压印模板贴合在旋涂好的紫外胶层上，曝光，曝光结束后揭开软模板，在紫外胶层中得到光栅结构透明木材；重复以上操作，更换点阵结构压印模板制备得到点阵结构的透明木材。
[0023]需要说明的是，相关研究报道，在实体木材上构造微纳米结构，实现在木材表面微结构构筑获得光透射的热稳定性。该研究通过脱木素过程将纤维素原纤维聚集体从细胞壁的骨架中暴露出来，然后在潮湿条件下进行磨具复刻，并在干燥状态下固定设计的构型，从而实现精确复刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明木材表面压印光学器件，其特征在于，其制备方法包括：将透明木材表面清洗吹干，衬底表面旋涂PMMA，然后在PMMA层上旋涂紫外光固化胶；再将透明木材放置在电阻率为1cm
‑1‑
10Ωcm
‑1的P掺杂(100)n型硅片上，将透明的光栅阵列模板压印模板贴合在旋涂好的紫外胶层上，曝光，曝光结束后揭开软模板，在紫外胶层中得到光栅结构透明木材；重复以上操作，更换点阵结构压印模板制备得到点阵结构的透明木材。2.根据权利要求1所述的透明木材表面压印光学器件，其特征在于，透明木材的制备方法包括：(1)以巴沙木为原料，脱除木质素制备得到脱木素多孔木材；(2)将脱木素多孔木材通过真空
‑
循环浸渍制备得到透明木材。3.根据权利要求2所述的透明木材表面压印光学器件，其特征在于，步骤(1)中，脱除木质素的方法包括：将亚氯酸钠配置成质量分数为0.5％
‑
1.5％的漂白液，用冰醋酸/醋酸缓冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：符启良，陈玉洁，焦月，叶磊，杨智，梅长彤，吴燕，王开立，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：