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专利号: 2016105839695
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2023-08-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高均匀度的激光导光板加工方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、制备加工板材

1)将大面板裁切成待加工小面板(1),并对待加工小面板(1)表面及侧边做抛光处理;

2)超声处理微纳米颗粒溶液,制备成微纳米颗粒悬浮液(22)后待用;

3)采用旋涂法沉积微纳米颗粒悬浮液(22)于待加工小面板(1)上,制备成表面涂覆有微纳米颗粒的小面板;

S2、仿真模拟确定激光导光板加工参数

1)导光板结构建模:使用软件,对导光板结构进行3D建模;

2)导光板网点建模:布网点,预设网点直径为D'且网点均匀排布于导光板表面;

3)进行光学模拟和记录网点参数:软件模拟计算导光板照度值,对不符合照度规格的网点参数进行优化处理,同时记录符合照度规格的网点参数—纳米孔直径D;

4)求解归一化激光能量分布:使用有限元仿真软件对表面涂覆有单层微纳米颗粒的待加工小面板(1)进行仿真,计算小面板表面归一化激光能量分布,绘制出能量增强特征曲线;

5)确定能量增强系数A:根据能量增强特征曲线和网点参数,即纳米孔径D,确定能量增强系数A;

6)设置激光加工参数,根据公式 J0是导光板表面激光能量损伤阈值,和步骤5)确定的能量增强系数A,即可确定加工导光板的激光能量密度J,根据公式v=(1-η)·Φ·f,通过选取重复频率f和搭接率η,确定扫描速度v,Φ为激光光束直径;

S3、激光导光板加工

将制备好的加工板材置于激光器(3)的激光加工处,打开激光器(3)的激光加工控制系统,输入已确定的激光加工参数,操作控制系统,实施激光加工作业,当激光束辐射于待加工小面板(1)表面时,会在微纳米颗粒周围产生局域场增强效应,导致微纳米颗粒与待加工小面板(1)的接触处产生纳米孔,最终获得具有均匀排布的单层纳米孔阵列;

S4、激光导光板加工后处理

1)清洁激光导光板:通过清洗装置(4)使用导光板专用清洁剂擦拭激光导光板表面;

2)干燥激光导光板:通过干燥装置(5)对导光板表面通风干燥;

3)检测激光导光板:通光检测导光板照度E,与导光板照度规格E0比较;

4)薄膜包装激光导光板:将符合产品要求的导光板用薄膜包装,以备产品的后续使用。

2.根据权利要求1所述的高均匀度的激光导光板加工方法,其特征在于,所述步骤S1中的旋涂法具体实施步骤为:①待加工小面板(1)置于基座(8)上并固定,通过存储微纳米颗粒悬浮液装置(2)下部的滴管(21)在待加工小面板(1)表面滴上微纳米颗粒悬浮液(22);

②启动装置,设置转动电机(7)的转速,实现基座(8)从低速到高速的旋转;

③设置转速N1=100~500r/min,持续时间T1=10~40s;经T1后,设置转速N2=500~

2000r/min,持续时间T2=20~80s;经T2后,设置转速N3=2000~8000r/min,持续时间T3=5~20s;

④经T3后,关闭装置,待溶剂挥发,获得单层排布整齐的微纳米颗粒。

3.根据权利要求1所述的高均匀度的激光导光板加工方法,其特征在于,所述步骤S2中确定能量增强系数A的具体步骤为:设入射激光能量密度为1,取微纳米颗粒与导光板表面的接触点为坐标原点O,横坐标轴表示导光板表面各点到原点之间的距离,纵轴表示为能量增强系数,绘制出的能量增强特征曲线反映当激光束辐射于表面涂覆有单层微纳米颗粒的面板表面时,微纳米颗粒周围的能量分布情况,取纳米孔径的一半D/2,标注于能量特征曲线的横坐标轴上为P点,做通过点P且垂直于横坐标轴的直线交能量增强特征曲线于点Q,设Q点的纵坐标值是A,那么A值即为用软件仿真模拟出的符合照度规格的网点参数—纳米孔直径D所需的能量增强系数。

4.根据权利要求1所述的高均匀度的激光导光板加工方法,其特征在于,所述待加工小面板(1)的材料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚碳酸酯PC。

5.根据权利要求1所述的高均匀度的激光导光板加工方法,其特征在于,所述步骤S1中裁切大面板采用机械式切割或热切割的方式。

6.根据权利要求1所述的高均匀度的激光导光板加工方法,其特征在于,所述步骤S1中对待加工小面板(1)的抛光处理采用火焰抛光、布轮抛光或钻石抛光法中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的高均匀度的激光导光板加工方法,其特征在于,所述微纳米颗粒为SiO2颗粒、PS颗粒、金颗粒或银颗粒中的任意一种。

8.根据权利要求7所述的高均匀度的激光导光板加工方法,其特征在于,所述SiO2颗粒的直径d满足λ

9.一种实现权利要求1所述高均匀度的激光导光板加工方法的加工装置,其特征在于,包括旋涂装置、激光器(3)、清洗装置(4)、干燥装置(5)和激光导光板加工平台(6);

所述旋涂装置包括存储微纳米颗粒悬浮液装置(2)和旋转机构;

所述激光导光板加工平台(6)的上方从右至左依次设有存储微纳米颗粒悬浮液装置(2)、激光器(3)、清洗装置(4)和干燥装置(5);

所述存储微纳米颗粒悬浮液装置(2)内含微纳米颗粒悬浮液(22),存储微纳米颗粒悬浮液装置(2)下部设有滴管(21);

所述旋转机构安装在激光导光板加工平台(6)上,旋转机构包括转动电机(7)和基座(8),所述转动电机(7)的输出轴与基座(8)的底部固定连接,所述基座(8)位于所述存储微纳米颗粒悬浮液装置(2)的正下方。

10.根据权利要求9所述的加工装置,其特征在于,所述激光器(3)的λ=1064nm,光束直径Φ=50μm,脉宽为10ns,重复频率f=20KHz,激光搭接率η=0.2,激光扫描速度v=0.8m/s。