【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，属于复合柔性导电材料。
技术介绍
1、柔性导电材料在智能领域表现出巨大的应用潜力。各种导电填料如金属颗粒、碳基材料和纳米线，均已被用于与弹性体基质或衬底配对，以生产复合柔性导电材料。然而，这些刚性导电填料极大限制了复合材料保持其弹性性能和循环稳定性。
2、室温液态金属作为一类新兴填料，具有独特的流动性和导电性，已被确定为开发柔性和可重构导电复合材料的潜在候选材料。然而，需要一种辅助的烧结工艺(施加较大的机械载荷或激光烧结)，使液态金属纳米液滴表面的氧化物和有机改性层破裂，以重新激活其导电和流体特性，从而在复合材料内部形成连续的导电通路。但由于液态金属的高表面张力，在外力作用下会导致液态金属泄漏和泵出问题，严重限制了复合材料的可加工性和适用性。生产具有有限封装且不泄露的大块液态金属基复合材料仍然是一个重大挑战。
技术实现思路
1、针对现有液态金属导电材料在机械烧结恢复导电性过程中液态金属泄露，极大限制其大批量生产和适用性的问题，本专利技术提出一种液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，即利用真空高压环境使热塑性弹性体在固化过程中其内部的有机溶剂迅速挥发并主动脱气形成密集排列的微米级空腔，液态金属纳米颗粒均匀分布并锚定在空腔内壁上，为应力破裂液态金属纳米颗粒提供了足够的填充空间，即使施加高应力，液态金属基复合柔性导电材料表面也没有观察到液态金属泵出或泄漏；通过改变液态金属纳米颗粒的负载量和机械烧结压力的大小，可以控制复合
2、一种液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，具体步骤如下：
3、(1)将液态金属加入到醇溶剂中，在室温下超声处理120～180min得到悬浮液a，悬浮液a经乙醇离心洗涤3次以上，真空干燥得到液态金属纳米颗粒；
4、(2)将热塑性弹性体粉末加入到n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，在温度80～100℃下保温8～10h使热塑性弹性体完全溶解得到溶液b，然后将步骤(1)液态金属纳米颗粒缓慢加入到溶液b中混合均匀得到混合物c；
5、(3)将混合物c加入到模具的夹层中，在真空负压条件下固化并迅速挥发n,n-二甲基甲酰胺溶剂，得到具有密集微孔形貌的液态金属纳米颗粒/热塑性弹性体复合材料；
6、(4)将液态金属纳米颗粒/热塑性弹性体复合材料在静压下进行机械烧结，使其恢复导电性，得到液态金属基复合柔性导电材料。
7、所述步骤(1)液态金属为in、sn、bi中的一种或多种金属与ga构成的镓基共晶合金，醇溶剂为甲醇、乙醇或丙醇。
8、所述步骤(1)悬浮液a中液态金属的浓度为20～50mg/ml；真空干燥温度为40～60℃。
9、所述步骤(2)溶液b中热塑性弹性体的含量为1.2～1.6g/ml。
10、所述步骤(2)热塑性弹性体为氨酯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体或酰胺类热塑性弹性体中的一种或多种。
11、优选的，所述步骤(2)热塑性弹性体为热塑性聚氨酯、混炼型聚氨酯、改性聚丙烯、热塑性聚丙烯、聚醚酯酰胺、聚酯酰胺中的一种或多种。
12、所述步骤(2)液态金属纳米颗粒的添加量为热塑性弹性体粉末的60～80wt.％。
13、所述步骤(3)真空负压的温度为50～80℃，压力为-0.5～-1mpa。
14、所述步骤(3)静压烧结的压力为1～8mpa，高于8mpa后复合材料内部液态金属纳米颗粒已完全破裂形成通道并溢出，复合材料稳定性降低。
15、本专利技术的有益效果是：
16、(1)本专利技术利用真空高压环境下，使热塑性弹性体在固化过程中其内部的有机溶剂迅速挥发并主动脱气，形成密集排列的微米级空腔，为应力破裂液态金属纳米颗粒提供了足够的填充空间，解决了液态金属泄露问题；
17、(2)本专利技术通过改变液态金属纳米颗粒的负载量和机械烧结压力的大小，可以控制复合材料的导电性，使其从介电材料转变为导电，控制材料的电阻值以应用于不同领域。
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1.一种液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)液态金属为In、Sn、Bi中的一种或多种金属与Ga构成的镓基共晶合金，醇溶剂为甲醇、乙醇或丙醇。
3.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)悬浮液A中液态金属的浓度为20～50mg/mL，真空干燥温度为40～60℃。
4.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)溶液B中热塑性弹性体的含量为1.2～1.6g/mL。
5.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)热塑性弹性体为氨酯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体或酰胺类热塑性弹性体中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)热塑性弹性体为热塑性聚氨酯、混炼型聚氨酯、改性聚丙烯、热塑性聚丙烯、聚醚酯酰胺、聚酯酰胺中的一种或多种。
7.根据权利
8.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)真空负压的温度为50～80℃，压力为-0.5～-1Mpa。
9.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)静压烧结的压力为1～8MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)液态金属为in、sn、bi中的一种或多种金属与ga构成的镓基共晶合金，醇溶剂为甲醇、乙醇或丙醇。
3.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)悬浮液a中液态金属的浓度为20～50mg/ml，真空干燥温度为40～60℃。
4.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)溶液b中热塑性弹性体的含量为1.2～1.6g/ml。
5.根据权利要求1所述液态金属基复合柔性导电材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)热塑性弹性体为氨酯类热塑...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴家乐，赵馨愉，段羽，胡劲，王开军，张维钧，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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