柔性可调谐微纳结构光学元件的研制与性能表征

基本信息
批准号:11704105
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:李鹏
学科分类:
依托单位:黑龙江大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王强,李淑侠,李一倩,李妍
关键词:
与材料学的交叉
结项摘要

Surface relief micro/nanostructures that are capable of optical wave front modification are implemented in micro optical components to alter the phase of the light propagating through them. The micro/nanostructures are usually structurally rigid and non-deformation by external stimuli due to the durable and non-deformable substrates’ materials, such as glass, fused silica, quartz et al. The deformable and adaptive optics are desired to allow real-time optimization of their optical performance and has emerged as an exciting research area in micro-optics. Shape memory polymer (SMP) can be used to fabricate tunable micro-optical components with the shape recovery ability to switch between as-fabricated and programmed micro/nanostructures. Through analysis of various match functional materials, the SMPs with suitable glass transition temperature and superior optical characteristics are chosen as flexible base materials. Through properly adjusting selection of materials’ reasonable ratio, the modified SMP possesses high transparency, good toughness, adjustable glass transition temperature, easy to forming. The flexible and tunable micro-optical components with micro/nanostructures are designed and developed, and the corresponding tunable deformation mechanism is studied by the thermodynamic theory and simulation analysis. By optimized the processing technique of surface micro/nanostructures, various tunable micro-optical components with programmable surfaces micro/nanostructures are prepared by facile pouring and hot embossing process. A measurement system for testing the optical properties of the tunable micro-optical components is designed and built. The materials performance’s conversion and the forming and developing of the micro/nanostructures, are investigated during the preparation and tunable process. The relationship between the deformation ability of micro/nanostructure and optical property response is demonstrated. Facile lithographic replication and suitable materials offer exciting opportunities for the fabrication of flexible and tunable micro-optical devices to promote the development of adaptive photonic devices.

材料表面微纳结构能够对光进行调制和变换,从而实现光波发射、传输、变换和接收等功能,可应用于多种微光学元件的设计与制备。传统硅基等材料表面微纳结构受到基体材料性质的限制,无法在外界驱动下发生变形,光学性能单一,不能满足微光学领域对光学性能可调控的进一步应用需求。本项目选择具有形状回复能力的形状记忆聚合物(SMP)材料作为柔性衬底,通过合理的材料改性,提高材料的可加工性、光学透明度;优化制备工艺参数,结合光刻技术、浇筑成型和纳米热压印工艺构筑多种可灵活变形的SMP表面微纳结构,实现程序化控制光学性能的功能;进行可调谐微纳结构光学元件的设计和研制,对相应的工作机理进行热力学理论和变形仿真分析;设计搭建可调谐微光学元件的光学性能检测系统,研究制备和调谐过程中的材料性能转换与微纳结构的形成和演化,分析表面微纳结构的变形特性和光响应规律,为设计和制备柔性可调谐微光学器件提供有利的理论和实验支撑。

项目摘要

形状记忆聚合物(SMP)具有良好的变刚度特性、回复变形能力、光学性能可调、易于加工成型、成本低等优点,是构建具有可调谐光学特性的柔性微纳光学元件的理想材料。研制特定的功能性微光学元件并充分认识SMP表面微纳结构的相关物理特性和驱动可调谐变化规律具有重要的科学意义。本项目通过优化配比、合理改性制备了具有优异热力学性能、形状记忆效应和光学性能的SMP基柔性薄膜衬底,有效提升了柔性光学衬底材料的光学性能、器件加工和驱动变形能力。根据理论仿真优化结果,在SMP柔性薄膜表面设计制备了高精度的微纳圆锥阵列二元结构,通过对微纳结构变形的灵活驱动控制,可实现柔性减反射薄膜的自适应可擦除调谐功能。该柔性薄膜元件对可见光波段反射率可从4.5%到0.6%自由快速转换。进一步,项目组为了拓宽柔性光学元件的应用范围,开展多功能光学元件的研制,我们设计合成了具有优异荧光特性和选择性吸附能力的多孔超薄氮化碳功能纳米片,发展了多种有害污染物的荧光检测体系。配合刺激响应性SMP柔性基体材料,通过可见光激发,成功制备具有可调控荧光发光特性的多功能柔性光学薄膜,在荧光检测、催化降解等多个领域具有很好的应用潜力。在项目资助下,共发表SCI论文8篇,申请国家发明专利2项。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于文献计量学和社会网络分析的国内高血压病中医学术团队研究

基于文献计量学和社会网络分析的国内高血压病中医学术团队研究

DOI:10.11842/wst.20190724002
发表时间:2020
2

结直肠癌免疫治疗的多模态影像及分子影像评估

结直肠癌免疫治疗的多模态影像及分子影像评估

DOI:10.13609/j.cnki.1000-0313.2022.04.019
发表时间:2022
3

制冷与空调用纳米流体研究进展

制冷与空调用纳米流体研究进展

DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2021.11.009
发表时间:2021
4

重大生物事件与化石能源形成演化--兼论地球系统框架下能源学发展

重大生物事件与化石能源形成演化--兼论地球系统框架下能源学发展

DOI:10.11698/PED.2021.03.06
发表时间:2021
5

近红外光响应液晶弹性体

近红外光响应液晶弹性体

DOI:10.7536/pc200335
发表时间:2020

李鹏的其他基金

批准号:61403407
批准年份:2014
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501158
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21606210
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21875189
批准年份:2018
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:51605075
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11026130
批准年份:2010
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:41301090
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30960042
批准年份:2009
资助金额:21.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81272329
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51203186
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71401133
批准年份:2014
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11774289
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:41075115
批准年份:2010
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:41501146
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900183
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61364024
批准年份:2013
资助金额:47.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51309026
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61403204
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51875431
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21571001
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61763049
批准年份:2017
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61672296
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:61602517
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61601348
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000954
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81472596
批准年份:2014
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:51405257
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901846
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81260517
批准年份:2012
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11701059
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41571472
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11074177
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:41471226
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:51365012
批准年份:2013
资助金额:52.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81571842
批准年份:2015
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:51909040
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39570272
批准年份:1995
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:10947205
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21203192
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:38770184
批准年份:1987
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:41761111
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61204108
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61501244
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41806108
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81071974
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:21201001
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61402466
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30901458
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61475143
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:41361107
批准年份:2013
资助金额:46.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51909250
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805008
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31160065
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51475348
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:30960470
批准年份:2009
资助金额:24.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:71703082
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61601263
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51207100
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50977029
批准年份:2009
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:81874312
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31200942
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61103149
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71401064
批准年份:2014
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81760883
批准年份:2017
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11047155
批准年份:2010
资助金额:4.00
项目类别:专项基金项目
批准号:11404285
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400315
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51001104
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11147606
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51577068
批准年份:2015
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:81673098
批准年份:2016
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51403173
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301098
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11247610
批准年份:2012
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81703945
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51577127
批准年份:2015
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:51779204
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61604048
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31500461
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61877037
批准年份:2018
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:51902049
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51408331
批准年份:2014
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61502359
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91850118
批准年份:2018
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
批准号:30600469
批准年份:2006
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61602173
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000860
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81570507
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81700143
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31872538
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:51207007
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21673237
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81202560
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11905210
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11302183
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41901117
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671158
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11801383
批准年份:2018
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900061
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11604187
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51704202
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81172589
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81700975
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39070365
批准年份:1990
资助金额:4.00
项目类别:面上项目
批准号:51505055
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51804356
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41071182
批准年份:2010
资助金额:39.00
项目类别:面上项目
批准号:11404262
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11402187
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300872
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51775306
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

微纳流体柔性光波导结构的光调谐效应研究

批准号:51175436
批准年份:2011
负责人:黎永前
学科分类:E0512
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
2

高性能红外微光学元件的飞秒激光微纳制备

批准号:61405154
批准年份:2014
负责人:边浩
学科分类:F0506
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于LIGA技术的空间X射线成像元件微缝光学的研制和性能研究

批准号:U1631113
批准年份:2016
负责人:张天冲
学科分类:A3303
资助金额:48.00
项目类别:联合基金项目
4

柔性铁电存储结构的研制及表征

批准号:61076068
批准年份:2010
负责人:朱国栋
学科分类:F0404
资助金额:32.00
项目类别:面上项目