一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺，取液态金属与固体物料置于球磨设备中，在球磨介质的剪切作用下进行球磨处理，即完成均匀分散。与现有技术相比，本发明专利技术实现了基于行星式球磨的液态金属物料混合工艺使物料与液态金属之间均匀的分散，实现了在指定的温度、压强、气氛环境下液态金属与待混合物料混合的制备过程，并且此方法突破了一般物料无法与液态金属相互润湿的应用限制，具有广泛的适用范围，可用于金属包覆、复合材料制备、结构设计等多种用途。结构设计等多种用途。结构设计等多种用途。

【技术实现步骤摘要】
一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺


[0001]本专利技术属于新型功能材料
，涉及一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺。

技术介绍

[0002]液态金属在可穿戴器件、微电子、生物医药等领域颇具前景，实现对液态金属的复合材料制备、结构设计具有重要的意义。目前，液态金属与物料混合的方式仅限于手动研磨、电动搅拌，存在分散不均匀的现象。同时绝大多数的物料与液态金属之间的不润湿现象使得二者之间混合具有局限性，限制了对液态金属与其他物料混合从而改变性能的研究。因此，如何提高液态金属与其他物料的润湿性能，显得尤为重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是为了提供一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺，取液态金属与固体物料置于球磨设备中，在球磨介质的剪切作用下进行球磨处理，即完成均匀分散。
[0006]进一步的，所述液态金属为金属汞、镓铟合金、镓铟锡合金、金属镓或金属铷。
[0007]进一步的，所述固体物料为石墨粉末、铜颗粒、氮化硼、镍粉末、石墨烯或金刚石颗粒。
[0008]进一步的，所述球磨介质为球磨珠，其材质为氧化锆、氧化铝或碳化硅。
[0009]更进一步的，所述球磨珠的粒径为不超过10毫米，固体物料的粒径在微米至毫米级别。
[0010]进一步的，球磨过程中还引入与液态金属或固体物料部分反应的气体，以在液态金属或固体物料的边缘引入修饰化学官能团。更优选的，气体可以为空气、氧气、氯气等。
[0011]更进一步的，在球磨处理中，固体物料在球磨介质的机械化学剪切作用下可以同时引入修饰化学官能团羟基、羧基、醛基等官能团。
[0012]进一步的，球磨处理的温度为在液态金属沸点温度以下，过冷度温度以上。
[0013]进一步的，球磨处理过程中还加入有溶剂。
[0014]进一步的，固体物料呈粉末状、颗粒状、片状、块状或微球状。
[0015]本专利技术利用球磨介质球磨珠的机械剪切力对待混合的物料进行一定强度的冲击，并具有将其分散开的作用。球磨过程中，球磨介质通过机械化学的剪切作用，一方面可以将固体物料的粒度降低利于与液态金属混合，另一方面球磨介质的剪切力可以极其快速地不断在打散的液态金属微滴的表面产生氧化层，而氧化层是固体填料混入液态金属的必要条件，相比于常规的搅拌混合方式而言，这种方法在液态金属表面产生氧化层的速度远远超过了传统的方式，使得固体填料可以更快速的与液态金属进行充分均匀的混合，混合的效率和效果都得到了大大的提升。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0017](1)本专利技术通过将液态金属与物料进行行星式球磨的工艺，实现物料与液态金属之间均匀的分散，具有广泛应用范围。
[0018](2)本专利技术突破了一般物料无法与液态金属相互润湿的应用限制，实现了在指定的温度、压强、气氛环境下液态金属与待混合物料混合的制备过程，具有更广阔的研究价值与应用前景。
[0019](3)本专利技术不受特定物料形状、尺寸、粘度、表面张力等性质的影响，具有广泛的应用范围。
[0020](4)本专利技术制备方法简单，可调控方式多样，可重复性高，以达到不同理想效果的最终产品，便于实现规模化生产。
[0021](5)本专利技术球磨的同时可以实现物料的表面化学修饰，用于金属包覆、复合材料制备、结构设计等多种用途，这是目前技术所无法具备的。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的球磨工艺的过程示意图；
[0023]图2为金属镓与石墨球磨后最终产物的扫描电子显微镜照片；
[0024]图3为金属镓与石墨球磨后热性能与电性能的变化图；
[0025]图4为实施例1与常规混合工艺所得的金属镓与石墨的混合状态图；
[0026]图5为实施例1球磨最终产物与纯金属镓、石墨的红外数据图；
[0027]图6为实施例1球磨最终产物与同等工艺条件下在真空条件下的得到的产物混合状态对比图；
[0028]图7为实施例2所制备的镓铟合金对上述不同体积分数的铜球颗粒球磨后最终产物的热导率；
[0029]图8为实施例2球磨最终产物的形态和常规混合工艺的对于同样规格参数的镓铟合金与铜球颗粒的混合状态；
[0030]图9为实施例3所制备金属镓对上述不同体积分数的氮化硼粉末球磨后最终产物的热导率；
[0031]图10为实施例3球磨最终产物的形态和常规混合工艺的对于同样规格参数的金属镓与氮化硼粉末的混合状态。
[0032]图中标记说明：
[0033]1‑
球磨罐，2
‑
球磨介质，3
‑
固体物料，4
‑
液态金属。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0035]下面开始对本专利技术的球磨混合工艺进行解释说明。
[0036]本专利技术提供了一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺，取液态金属与固体物料置于球磨设备中，在球磨介质的剪切作用下进行球磨处理，即完成均匀分散。
[0037]在一些实施方式中，所述液态金属为金属汞、镓铟合金、镓铟锡合金、金属镓或金属铷。
[0038]在一些实施方式中，所述固体物料为石墨粉末、铜颗粒或金刚石颗粒。
[0039]在一些实施方式中，所述球磨介质为球磨珠，其材质为氧化锆、氧化铝或碳化硅。
[0040]更进一步的，所述球磨珠的粒径为不超过10毫米，固体物料的粒径在微米至毫米级别。
[0041]在一些实施方式中，还引入与液态金属或固体物料部分反应的气体，以在液态金属或固体物料的边缘引入修饰化学官能团，如空气，氧气，氯气等等。
[0042]更进一步的，在球磨处理中，固体物料在球磨介质的机械化学剪切作用下可以同时引入修饰化学官能团羟基、羧基、醛基等官能团。
[0043]在一些实施方式中，球磨处理的温度为在液态金属沸点温度以下，过冷度温度以上。
[0044]在一些实施方式中，球磨处理过程中还加入有溶剂。
[0045]在一些实施方式中，固体物料呈粉末状、颗粒状、片状、块状或微球状。
[0046]以上实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
[0047]下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
[0048]实施例1
[0049]本实施例的球磨设备如图1所示，主要包括球磨罐和置于球磨罐1中的球磨介质2，工作时，将固体物料3与液态金属4加入球磨罐1中，在空气条件下，调整运行参数，进行球磨，即实现两者的均匀混合。具体过程如下：
[0050](1)在球磨罐中加入10g液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺，其特征在于，取液态金属与固体物料置于球磨设备中，在球磨介质的剪切作用下进行球磨处理，即完成均匀分散。2.根据权利要求1所述的一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺，其特征在于，所述液态金属为金属汞、镓铟合金、镓铟锡合金、金属镓或金属铷。3.根据权利要求1所述的一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺，其特征在于，所述固体物料为石墨粉末、铜颗粒、氮化硼、镍粉末、石墨烯或金刚石颗粒。4.根据权利要求1所述的一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺，其特征在于，所述球磨介质为球磨珠，其材质为氧化锆、氧化铝或碳化硅。5.根据权利要求4所述的一种基于行星式球磨的液态金属物料的混合工艺，其特征在于，所述球磨珠的粒径不超过10毫米，固体物料的粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢文奎，宋成轶，付本威，尚文，陶鹏，邓涛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：