基于透明凝膠材料的電致形變及其在可控變焦微透鏡中的應(yīng)用.pdf

1、可調(diào)微透鏡作為是一種新型的光學(xué)元器件，具有光學(xué)性能可調(diào)、體積小、重量輕、無機械運動、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點，使其在成像、微流體傳感、自適應(yīng)光學(xué)等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，而成為近年來光學(xué)、材料學(xué)和智能控制領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　本文針對已報道的各類可控變焦微透鏡，具體包括基于pH響應(yīng)可控微透鏡、基于熱效應(yīng)可控微透鏡、基于電光效應(yīng)液晶可控微透鏡、基于壓力驅(qū)動可控微透鏡以及基于電致驅(qū)動可控微透鏡等，進行了詳細的調(diào)研，并分析其調(diào)控原理和

2、存在的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，本文對基于電介質(zhì)可控微透鏡——聚偏氟乙烯(PVDF)凝膠透鏡進行了較為深入的研究。
　　本文以PVDF為凝膠劑、己二酸二乙酯(DEA)為增塑劑，制得了透明的不同PVDF含量的透明凝膠。使用紫外-可見分光光度計、阿貝折射儀、金相顯微鏡、流變儀等對PVDF凝膠材料的透光率、折光率、結(jié)晶性、流變性等進行了表征。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計和制作了基于PVDF凝膠的可控變焦微透鏡，使用原位接觸角測量儀和體視變焦顯微鏡對微透鏡

3、的電致形變特性進行了表征。
　　研究結(jié)果表明，當(dāng)PVDF凝膠的濃度為5.0wt％時，所制得的PVDF凝膠透鏡在550nm可見光的透光率為92.6％，在20℃時的折射率為1.4260。該透鏡在外加120V正向直流電壓下響應(yīng)時間約為70秒，焦距變化量可達5.56mm。其在電場誘導(dǎo)作用下的形變與其動態(tài)流變學(xué)性質(zhì)具有一定的相關(guān)性。在相同情況下，與離子液體和鹽溶液等變焦透鏡相比，PVDF凝膠變焦透鏡達到相同變焦效果所需要的電壓更低，幾乎不受