【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液态金属驱动，尤其涉及一种定向运输液态金属的方法及应用。
技术介绍
1、液态金属是在室温下同时具备金属导电性以及液体延展性的金属。不同于广为人知的金属汞，镓及其合金因其低毒性和超低蒸汽压而具备在可拉伸电子领域被广泛应用的潜力。可拉伸电子器件是指在被拉长的条件下保持其功能的电路和电子元件，这种器件在许多现有芯片技术无法实现的系统中大放异彩，并且可以弥补传统电子设备的不足，例如辅助和替代传统的生理检测系统等。这类器件同时对材料的高导电性和高延展性提出了要求，而液态金属十分契合这两个重要特性。然而，在使液态金属可拉伸电子器件化的过程中存在一个天然的阻碍，即液态金属的高表面张力(＞600mn/m)。其高表面张力阻止液态金属润湿大多数表面，并支持其自发形成球形液滴的倾向，进而难以形成电子器件要求的图案。
2、目前，液态金属在微流道结构中的驱动控制方法通常包括电磁驱动、压力驱动和压电驱动。例如，中国专利cn202010464527.5公开了一种基于电磁驱动的液态金属流动控制结构及流动控制方法，该流动控制结构包括微流道结构、多组流控单元和电磁驱动单元，电磁驱动单元能够在导流通道的周围形成磁场，液态金属中掺杂有磁性物质，通过磁场和磁性物质之间的电磁力吸引液态金属沿导流通道流动，该驱动控制方法具有大尺度流动能力，可以实现流道结构中液态金属形态的动态重构，但是引入的磁性物质可能影响液态金属器件的导电性能；中国专利cn202111008284.5公开了一种基于压力控制的阵列式液态金属微流道控制方法及系统，利用注射泵并配合控制
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种定向运输液态金属的方法及应用，通过对载体表面结构的优化设计结合特定的环境条件，克服了液态金属的强表面张力，实现了液态金属在载体表面的定向自动铺展。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种定向自动运输液态金属的方法，包括如下步骤：
4、在载体表面设置多级阵列排布的柱形微结构，在柱形微结构表面涂布金属涂层，在强酸或强碱环境下将液态金属滴加至柱形微结构中，即可实现液态金属的定向自动运输。
5、在其中一些实施例中，所述柱形微结构的中心线与所述载体平面的夹角为15°-75°。在其中一些优选的实施例中，所述柱形微结构的中心线与所述载体平面的夹角为35°-45°。在其中一些更优选的实施例中，所述柱形微结构的中心线与所述载体平面的夹角为45。
6、在其中一些实施例中，所述柱形微结构的阵列的宽度为50μm-10mm，长度为5mm-50mm，柱形微结构之间的间距为10μm-1000μm。在其中一些优选的实施例中，所述柱形微结构的阵列的宽度为60μm-5mm，长度为15mm-23mm，微结构之间的间距为40μm-70μm更优选的实施例中，所述柱形微结构的阵列的宽度为70μm-2mm，长度为20mm-30mm，柱形微结构之间的间距为40μm-60μm。
7、在其中一些实施例中，所述柱形微结构的形状包括具有一定倾角的微圆柱、微棱柱、微圆锥、微棱锥中的一种。
8、在其中一些实施例中，所述强酸或强碱环境具体为ph≤2或ph≥12的环境。
9、在其中一些实施例中，所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金、液态镓中的一种。
10、在其中一些实施例中，所述金属涂层选自铜涂层、铝涂层、金涂层、银涂层、铁涂层、铬涂层中的一种。在其中一些优选的实施例中，所述金属涂层选自铜涂层，因为液态金属在铜上具有极强的亲和力。
11、具体地，所述金属涂层的涂布方法包括蒸镀、溅射等。当载体的材质与金属涂层的材质相同时，可以省略涂布金属涂层的步骤。
12、第二方面，本专利技术提供一种柔性液态金属导电膜，采用上述所述的定向自动运输液态金属的方法获得。
13、在其中一些实施例中，所述柔性液态金属导电膜，由下至上依次包括柔性基材、金属涂层和液态金属，所述柔性基材表面具有多级阵列排布的柱形微结构，所述液态金属填充在所述柱形微结构内，所述金属涂层设置在所述柔性基材和所述液态金属之间；其中，所述液态金属在强酸或强碱环境下在所述柱形微结构内定向自动运输并铺展形成导电图案。
14、第三方面，本专利技术还提供上述柔性液态金属导电膜的制备方法，包括如下步骤：
15、(1)在硬质基底表面加工出多级阵列排布的柱形微结构，控制柱形微结构与硬质基底的夹角为15°-75°，柱形微结构的阵列的宽度为50μm-10mm，长度为5mm-50mm，柱形微结构之间的间距为10μm-1000μm；
16、(2)将硬质基底表面的柱形微结构阵列复制到柔性基材表面，并在该表面涂布金属涂层；
17、(3)在强酸或强碱环境下将液态金属自柱形微结构阵列的起点滴加至柱形微结构上，液态金属镓自阵列起点沿柱形微结构的倾斜方向自动运输直至填充整个柱形微结构阵列形成导电图案，即得到柔性液态金属导电膜。
18、具体地，在金属基底表面加工柱形微结构的方法包括激光蚀刻、化学蚀刻、光刻蚀、滚压成型等。
19、具体地，硬质基底包括硬质金属、硬质合金、硬质塑料等；其中硬质金属包括金属铜、金属铁等，其中铜和液态金属具有极强的亲和力；硬质合金包括合金钢等；硬质塑料包括聚氨酯(pu)、聚苯乙烯(ps)、聚乙烯(pe)等。由于柔性基材硬度较低且容易变形，在其表面直接刻蚀微结构时柔性基材容易发生形变导致得到的微结构变形，无法得到形状规整的微结构阵列；本申请通过在硬质基底表面加工柱形微结构阵列，并以其为模板在柔性基底上复制出柱形微结构，从而保证微结构阵列的整齐排布。
20、具体地，柔性基材包括聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚酰亚胺(pi)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)等。
21、第四方面，本专利技术提供了上述柔性液态金属导电膜在制备可拉伸电子器件中的应用。具体可包括柔性电子器件、柔性传感器、可重构射频天线等。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、(1)本专利技术提供了一种定向自动运输液态金属的方法，通过对载体表面结构进行优化设计，在载体表面设置多级阵列排布的柱形微结构，同时在强酸或强碱的辅助下，实现了液态金属沿柱形微结构倾角方向的定向自动运输。本专利技术的方法克服了液态金属巨大的表面张力，使其能够在基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，所述柱形微结构的中心线与所述载体平面的夹角为15°-75°。
3.根据权利要求1所述的定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，所述柱形微结构的阵列的宽度为50μm-10mm，长度为5mm-50mm；所述柱形微结构之间的间距为10μm-1000μm。
4.根据权利要求1所述的定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，所述柱形微结构的形状包括具有一定倾角的微圆柱、微棱柱、微圆锥、微棱锥中的一种。
5.根据权利要求1所述的定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，所述强酸或强碱环境具体为pH≤2或pH≥12的环境。
6.根据权利要求1所述的定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金、液态镓中的一种；
7.一种柔性液态金属导电膜，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的定向自动运输液态金属的方法获得。
8.根据权利要求7所述的柔性液态金属导电膜，其特
9.一种根据权利要求7或8所述的柔性液态金属导电膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.权利要求7或8所述的柔性液态金属导电膜在制备可拉伸电子器件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，所述柱形微结构的中心线与所述载体平面的夹角为15°-75°。
3.根据权利要求1所述的定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，所述柱形微结构的阵列的宽度为50μm-10mm，长度为5mm-50mm；所述柱形微结构之间的间距为10μm-1000μm。
4.根据权利要求1所述的定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，所述柱形微结构的形状包括具有一定倾角的微圆柱、微棱柱、微圆锥、微棱锥中的一种。
5.根据权利要求1所述的定向自动运输液态金属的方法，其特征在于，所述强酸或强碱环境具体为ph≤2或ph≥12的环境。
6.根据权利要求1所述的定向...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘光，段菽程，张庆旭，豁世杰，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。