本文關(guān)鍵詞：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

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【摘要】：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(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研,并分析其調(diào)控原理和存在的優(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(jìn)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(jìn)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的電致形變特性進(jìn)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(dá)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(dá)到相同變焦效果所需要的電壓更低,幾乎不受重力的影響,而且結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、耗電量極低。
【關(guān)鍵詞】：PVDF凝膠 電致形變 變焦微透鏡 電活性聚合物
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74;O648.17
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-26
• 1.1 變焦微透鏡的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀6-7
• 1.2 不同類型的可控變焦微透鏡7-19
• 1.2.1 基于pH響應(yīng)可控微透鏡7-9
• 1.2.2 基于熱效應(yīng)可控微透鏡9-10
• 1.2.3 基于電光效應(yīng)液晶可控微透鏡10-14
• 1.2.4 基于壓力驅(qū)動可控微透鏡14-19
• 1.3 基于電致變形驅(qū)動可控微透鏡19-24
• 1.3.1 基于電解質(zhì)（電潤濕）可控微透鏡19-22
• 1.3.2 基于電介質(zhì)可控微透鏡22-24
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點24-26
• 1.4.1 本文的主要研究內(nèi)容24-25
• 1.4.2 本文的創(chuàng)新點25-26
• 第二章 PVDF凝膠透鏡的電致變焦性能的研究26-41
• 2.1 引言26
• 2.2 實驗部分26-30
• 2.2.1 實驗試劑及儀器26-27
• 2.2.2 ITO玻璃和ITO膜的清洗27-28
• 2.2.3 PVDF凝膠的制備28
• 2.2.4 PVDF凝膠溫敏性的測試28
• 2.2.5 PVDF凝膠透光性的測定28
• 2.2.6 PVDF凝膠折光性的測定28
• 2.2.7 PVDF凝膠結(jié)晶性的表征28
• 2.2.8 PVDF凝膠電致變焦器件的組裝28-29
• 2.2.9 PVDF凝膠變焦透鏡的成像實驗29-30
• 2.2.10 PVDF凝膠變焦透鏡的接觸角測量實驗30
• 2.3 結(jié)果與討論30-39
• 2.3.1 濃度對PVDF凝膠溫敏性能的影響分析30-31
• 2.3.2 濃度對PVDF凝膠透光性能的影響分析31
• 2.3.3 濃度對PVDF凝膠折光性能的影響分析31-32
• 2.3.4 PVDF凝膠偏振光的表征32-33
• 2.3.5 PVDF凝膠在電場下的形變情況33-34
• 2.3.6 重力對PVDF凝膠透鏡形變的影響34
• 2.3.7 顯微鏡表征34-35
• 2.3.8 接觸角測量儀表征35-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第三章 PVDF凝膠流變性能的研究41-50
• 3.1 引言41
• 3.2 實驗部分41-43
• 3.2.1 實驗試劑及儀器41-42
• 3.2.2 PVDF凝膠圓片的制備42
• 3.2.3 流變性能表征42-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-49
• 3.3.1 溫敏性分析43-44
• 3.3.2 動態(tài)粘彈性分析44-46
• 3.3.3 觸變性分析46-47
• 3.3.4 屈服應(yīng)力分析47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 總結(jié)與展望50-52
• 4.1 總結(jié)50-51
• 4.2 展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-59
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果59-60
• 致謝60-61

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