液态金属复合薄膜材料及电子设备制造技术

本公开实施例公开了一种液态金属复合薄膜材料及电子设备。所述液态金属复合薄膜材料由钙钛矿薄膜浸入液态金属中，并经冷冻固化后得到；其中，所述钙钛矿薄膜表面具有通孔，所述液体金属填充入所述通孔内，多孔结构的钙钛矿薄膜作为液态金属的“储存器”，将液态金属填充于多孔薄膜管径内成功制备了液态金属复合薄膜材料，在提供多路径热传递通道和增强散热强度的同时，解决了液态金属溢出及金属氧化问题。题。

【技术实现步骤摘要】
液态金属复合薄膜材料及电子设备


[0001]本公开涉及功能复合材料
，具体涉及一种液态金属复合薄膜材料及电子设备。

技术介绍

[0002]金属材料是常用的散热和电磁屏蔽材料，但其导热率上限只有～429W/(m
·
k)，且存在密度大、柔性差等缺点，很难满足高功率密度电子器件，特别是柔性电子器件的应用需求。液态金属由于具有低熔点、高导热率，流动性好，安全无毒且性质稳定，耐高温等优点，可以保证散热系统的高效、长期、稳定运行。同时液态金属相变材料密度较大，这使得其单位体积的相变潜热大，即储能密度大、结构紧凑，利于器件的微型化。然而，液态金属由于表面张力大，填充于界面后易溢出，严重影响其导热性能。另外，仅具备高导热性能的单一液态金属材料已无法满足多功能化导热及电磁屏蔽兼容等需求。

技术实现思路

[0003]为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种液态金属复合薄膜材料及电子设备。
[0004]第一方面，本公开实施例中提供了一种液态金属复合薄膜材料。
[0005]具体地，所述液态金属复合薄膜材料由钙钛矿薄膜浸入液态金属中，并经冷冻固化后得到；其中，所述钙钛矿薄膜表面具有通孔，所述液体金属填充入所述通孔内。
[0006]可选地，所述钙钛矿薄膜由表面具有所述通孔的硬质阳极氧化膜与碱土元素离子反应后得到；本公开方式中，钙钛矿薄膜结构可以用ABO3表示，A位为碱土元素，阳离子呈12配位结构，位于由八面体构成的空穴内；B位多选用第一过渡金属元素。优选地，所述钙钛矿薄膜还掺杂有第二过渡金属元素。
[0007]可选地，所述钙钛矿薄膜为Ba1‑
x
Mn
x
TiO3薄膜，其中，x的取值为0
‑
0.4。
[0008]可选地，所述Ba1‑
x
Mn
x
TiO3薄膜为在Ti
‑
Pt合金片上激光刻蚀出所述通孔并采用硬质阳极氧化法制得的TiO2薄膜，与钡离子或者同时与钡离子、锰离子反应制得；其中，刻蚀出的所述通孔的形状为圆形、X形、Y形中的一种或几种。
[0009]可选地，所述液体金属为镓基液态金属或者钠钾合金。
[0010]可选地，所述镓基液态金属为Ga
50
‑
72
In
20
‑
42
Sn6‑
10
，优选为Ga
68.5
In
21.5
Sn
10
。
[0011]可选地，所述液态金属复合薄膜材料的上下表面包覆有机硅层，形成三明治结构。
[0012]可选地，所述有机硅层与液态金属复合薄膜材料之间还填充有碳纳米管纤维。
[0013]可选地，所述有机硅层的厚度为0.4
‑
2.0mm。
[0014]第二方面，本公开实施例中提供了一种液态金属复合薄膜材料的制备方法。
[0015]具体地，所述液态金属复合薄膜材料的制备方法包括：
[0016]表面具有通孔的钙钛矿薄膜的制备；
[0017]钙钛矿薄膜以及液体金属的表面改性；
[0018]将钙钛矿薄膜浸入液态金属，待液体金属填充入通孔后，冷冻固化后得到液态金属复合薄膜材料。
[0019]可选地，表面具有通孔的钙钛矿薄膜的制备步骤包括：
[0020]采用激光刻蚀及硬质阳极氧化法，制备具有通孔的硬质阳极氧化膜；
[0021]将硬质阳极氧化膜与碱土元素离子反应后得到表面具有通孔的钙钛矿薄膜。
[0022]以钙钛矿薄膜Ba1‑
x
Mn
x
TiO3为例进行说明，首先采用激光刻蚀及硬质阳极氧化法制备具有通孔的TiO2薄膜，然后采用水热法制备Ba1‑
x
Mn
x
TiO3薄膜。
[0023]具体地，步骤一：采用d电子合金设计理论设计制备基底材料，采用真空烧结工艺制备出高强度
‑
高韧性
‑
高导热的Ti
‑
Pt合金试样。将Ti
‑
Pt合金基底材料在氩气气氛保护下低温热处理消除加工过程中产生的机械应力，经400至1600目的水砂纸依次单方向打磨至表面光滑，至镜面反光的效果，并放入1M硫酸钠溶液中电化学处理，时间10min，电压10V。之后用去离子水冲洗干净，干燥备用。将处理好的Ti
‑
Pt合金片，采用模板压印和激光刻蚀工艺预制出微米级规则排列不同孔径形状(圆形、X形、Y形)的凹痕，然后用丙酮，乙醇和用去离子水依次超声清洗，并真空干燥。
[0024]步骤二：采用双电极体系，工作电极为Ti
‑
Pt合金薄片，对电极采用Pt片，在不同酸碱体系电解质溶液中进行氧化，氧化温度：0℃恒温循环水，直流电压130V～210V，氧化时间10
‑
20h。氧化时间结束之后，通过比阳极氧化高出6V的短时间电压脉冲将Ti
‑
Pt合金基板和氧化膜分离。然后将氧化膜样品放在乙醇溶液中超声清洗3min，再用去离子水冲洗数次，在室温下干燥，得到不同孔状TiO2薄膜。本公开方式中，优选采用酸体系电解质溶液制备的TiO2薄膜来进一步制备Ba1‑
x
Mn
x
TiO3薄膜，这是由于在酸性溶液溶解的作用下，模板孔道较直，无截断孔，支孔等缺陷，而且垂直于基体生长，均匀性和连续性较好，孔壁光滑，孔径增大，且大孔的规则度较好，整体薄膜表面更加平整。
[0025]其中，碱体系电解质溶液：选用甘油
‑
去离子水
‑
氟化铵混合液，配置浓度1.2mol/L的氨水100mL，将100mL甘油与氨水搅拌均匀得到电解质溶液；其中，直流电压优选190V，氧化时间优选16h；所制备TiO2薄膜厚度3000μm，圆形孔径大小20
‑
30μm，X形孔宽度大小25
‑
35μm，Y形孔宽度20
‑
35。
[0026]酸体系电解质溶液：选择高氯酸
‑
磷酸
‑
乙二醇混合液(高氯酸：磷酸：乙二醇体积比＝2：1：7)，氧化温度：0℃恒温循环水，直流电压优选170V，氧化时间优选14h。其中，所制备的TiO2薄膜厚度3500μm，圆形孔径大小25
‑
35μm，X形孔宽度大小30
‑
40μm，Y形孔宽度25
‑
35μm。
[0027]步骤三：以Ba(OH)2·
8H2O为钡源，配置60mL浓度0.25mol/L的Ba
2+
溶液，取一定量的MnCl2溶于上述溶液中搅拌至完全溶解，且上述溶液中Ba和Mn离子的摩尔含量比为1
‑
0.6：0
‑
0.4，随后将一定量的乙二醇溶液加入上述溶液中搅拌均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态金属复合薄膜材料，其特征在于，由钙钛矿薄膜浸入液态金属中，并经冷冻固化后得到；其中，所述钙钛矿薄膜表面具有通孔，所述液体金属填充入所述通孔内。2.根据权利要求1所述的液态金属复合薄膜材料，其特征在于，所述钙钛矿薄膜由表面具有所述通孔的硬质阳极氧化膜与碱土元素离子反应后得到；优选地，所述钙钛矿薄膜还掺杂有第二过渡金属元素。3.根据权利要求2所述的液态金属复合薄膜材料，其特征在于，所述钙钛矿薄膜为Ba1‑
x
Mn
x
TiO3薄膜，其中，x的取值为0
‑
0.4。4.根据权利要求3所述的液态金属复合薄膜材料，其特征在于，所述Ba1‑
x
Mn
x
TiO3薄膜为在Ti
‑
Pt合金片上激光刻蚀出所述通孔并采用硬质阳极氧化法制得的TiO2薄膜，与钡离子或者同时与钡离子、锰离子反应制得；其中，刻蚀出的所述通孔的形状为圆形、X形、Y形中的一种或几种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的液...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦文波，郭晶晶，黄飞，舒登峰，陈昊，
申请(专利权)人：彗晶新材料科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：