【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性电子，尤其是涉及一种液态金属基高导电弹性体复合材料及3d打印成型方法。
技术介绍
1、柔性电子器件是一种新兴的电子技术，与传统刚性电子器件相比，它具有更大的柔性和弯曲性，能够适应各种曲面和复杂形状，实现更轻薄、更灵活、更具适应性的电子产品。柔性电子器件采用柔性基底材料，如聚合物、薄膜和纤维，可使电子器件像纸张一样轻便，同时不损失性能。得益于材料科学技术和微电子工艺的快速发展，柔性电子器件在可穿戴设备、柔性显示屏、智能医疗器械等领域具有广阔的应用前景。
2、柔性导电材料是柔性电子的核心，其变形能力与电导率直接影响柔性电子器件的性能。传统刚性金属导电材料虽然导电性好，但由于不具备大幅拉伸变形能力，在使用过程中无法随柔性基底材料同步变形，在经过反复弯曲或拉伸变形后易发生断裂或与柔性基底剥离，导致器件失效。液态金属兼具金属材料的高导电性和液态的延展性，能够轻松适应和覆盖复杂曲面或弯曲基底，提供可靠且高效的电导通路，支持各种电子功能的实现。由于液态金属具有非常大的表面张力，难以通过墨水直写3d打印技术直接打印成型。现有的解决方案是对液态金属进行改性，调控其流变学性能，使其能够用于挤出成型，例如在液态金属中掺杂金属颗粒，或将其分散于聚合物中制成液态金属/聚合物复合浆料等。但是液态金属中掺杂金属颗粒的方式使得液态金属流动性很差，不利于其大幅变形。而液态金属/聚合物复合浆料由于掺杂大量不导电聚合物，使得其电导率较差。因此，需要开发一种可用于3d打印的高导电液态金属弹性体材料。
技术实现思
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供一种液态金属基高导电弹性体复合材料及3d打印成型方法，该复合材料具有很好的流变学性质、光固化性、高电导率和大幅拉伸变形能力，可用紫外光辅助的墨水直写3d打印技术打印成型。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种液态金属基高导电弹性体复合材料，其由10～98wt％的液态金属和2～90wt％的离子导电弹性体树脂溶液均匀混合而成，其中，所述离子导电弹性体树脂溶液包括如下重量百分比的制备原料：丙烯酸树脂单体40-95％和有机锂盐5-60％；所述离子导电弹性体树脂溶液中还包括占所述丙烯酸树脂单体重量如下重量百分比的制备原料：交联剂0.1-25％和光引发剂0.1-5％。
4、第二方面，本专利技术还提供一种3d打印成型方法，其包括以下步骤：
5、(1)将第一方面所述的液态金属基高导电弹性体复合材料装入料筒中，并在真空条件下脱泡处理，得到浆料；
6、(2)将料筒出料口装载防紫外针头后固定在紫外光辅助的墨水直写3d打印机上；
7、(3)所述浆料在压力作用下由所述防紫外针头挤出并按设定路径沉积在柔性基底材料上，在所述防紫外针头挤出所述浆料的过程中，紫外光照射在所挤出的浆料上，浆料立即发生光固化反应，使所打印结构能够保形，打印完成后，将所打印结构在紫外光下充分固化，得到可大幅拉伸的导电结构。
8、本专利技术提供的液态金属基高导电弹性体复合材料(以下也简称为“复合材料”)中，离子导电弹性体树脂溶液中各组分与液态金属进行协同配合，至少具有如下有益效果：
9、(1)该复合材料具有很好的流变学性质和光固化性，可用紫外光辅助的墨水直写3d打印技术成型，优秀的3d打印成型能力赋予了柔性电子结构设计更多灵活性。
10、(2)在该复合材料体系中，用离子导电弹性体树脂溶液取代了传统非导电聚合物，使得复合材料的成型性好，电导率大幅提高，且柔韧性好，可承受大幅拉伸、弯曲、扭转等各种变形，解决了传统液态金属基复合材料导电性不好和大变形能力差等问题，适用于制造柔性电路结构。
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1.一种液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述高导电弹性体复合材料由10～98wt％的液态金属和2～90wt％的离子导电弹性体树脂溶液均匀混合而成，其中，所述离子导电弹性体树脂溶液包括如下重量百分比的制备原料：丙烯酸树脂单体40-95％和有机锂盐5-60％；所述离子导电弹性体树脂溶液中还包括占所述丙烯酸树脂单体重量如下重量百分比的制备原料：交联剂0.1-25％和光引发剂0.1-5％。
2.根据权利要求1所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述液态金属的熔点在35℃以下，所述液态金属为镓、镓铟合金或镓铟锡合金。
3.根据权利要求1所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述离子导电弹性体树脂溶液中，所述丙烯酸树脂单体的重量百分比为50-70％，所述有机锂盐的重量百分比为30-50％。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述丙烯酸树脂单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟丙酯、环氧脂肪族丙烯酸酯中的至少一种；优选地，所述丙烯酸树脂单体为丙烯
5.根据权利要求1-3任意一项所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述交联剂为脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述交联剂为脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯，加入量为所述丙烯酸树脂单体重量的5-20％；或者
7.根据权利要求1-3任意一项所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、1-羟基环己基苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、二苯甲酮中的至少一种。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述有机锂盐为双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂中的至少一种；优选地，所述有机锂盐为双三氟甲磺酰亚胺锂。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述离子导电弹性体树脂由如下步骤制备：
10.一种3D打印成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述高导电弹性体复合材料由10～98wt％的液态金属和2～90wt％的离子导电弹性体树脂溶液均匀混合而成，其中，所述离子导电弹性体树脂溶液包括如下重量百分比的制备原料：丙烯酸树脂单体40-95％和有机锂盐5-60％；所述离子导电弹性体树脂溶液中还包括占所述丙烯酸树脂单体重量如下重量百分比的制备原料：交联剂0.1-25％和光引发剂0.1-5％。
2.根据权利要求1所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述液态金属的熔点在35℃以下，所述液态金属为镓、镓铟合金或镓铟锡合金。
3.根据权利要求1所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述离子导电弹性体树脂溶液中，所述丙烯酸树脂单体的重量百分比为50-70％，所述有机锂盐的重量百分比为30-50％。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的液态金属基高导电弹性体复合材料，其特征在于，所述丙烯酸树脂单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸羟丁酯、丙烯酸羟丙酯、环氧脂肪族丙烯酸酯中的至少一种；优选地，所述丙烯酸树脂单体为丙烯酸苄酯或丙烯酸丁酯。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勃，王荣，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：
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