CN108347828B - 基于液态金属的导电混合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于液态金属的导电混合物及其制备方法与应用，其中，导电混合物主要由液态金属和分散剂混合而成，所述液态金属在室温条件下为液态。导电混合物中，分散剂可以降低液态金属的表面张力，增加液态金属混合物的可塑形性，并且可以避免液态金属由于在空气中被氧化，表面形成氧化物粘附在基底上，难以被利用的缺点。本发明的导电混合物由于液态金属自身的流动性，制备出的电路线路图案在拉伸过程中依然可以保持良好的导电性。
Description
技术领域
本发明涉及液态金属技术领域，尤其涉及一种基于液态金属的导电混合物及其制备方法与应用。
背景技术
在过去的几十年中，印刷技术取得了很大的进展，印刷用的导电油墨也各种各样，包括导电银浆、PEDOT/PSS和炭黑混合物等。但这些导电油墨普遍存在的问题是：气味大、导电性不高且不能随着柔性基底做拉伸变形。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于液态金属的导电混合物及其制备方法与应用，旨在解决现有的导电油墨气味大、导电性不高且不适用于柔性电路的问题。
本发明的技术方案如下：
一种导电混合物，主要由液态金属和分散剂混合而成，所述液态金属在室温条件下为液态。
所述的导电混合物，其中，所述分散剂在导电混合物中的质量百分比为0.05-20%。
所述的导电混合物，其中，所述分散剂为石墨烯、石墨、导电聚合物和聚苯乙烯中的一种或多种混合物。
所述的导电混合物，其中，所述石墨烯的物理参数满足：纯度≥95%，单个片层厚度3.4-8nm，比表面积100-300 m2/g。
所述的导电混合物，其中，所述液态金属为镓基合金、镓或汞。
所述的导电混合物，其中，所述镓基合金为镓铟锡合金、镓铟共晶或镓锌合金。
如上所述的导电混合物的制备方法，将分散剂制成粉末状，然后与液态金属混合均匀，得到导电混合物。
如上所述的导电混合物在柔性电路中的应用，采用丝网印刷工艺将所述导电混合物印刷在柔性基底上。
所述的导电混合物在柔性电路中的应用，其中，所述丝网印刷工艺中，丝网的目数≤280目。
所述的导电混合物在柔性电路中的应用，其中，所述柔性基底为PDMS、PET或者PI。
有益效果：本发明提供了一种如上所述的导电混合物，主要由液态金属和分散剂混合而成。分散剂可以降低液态金属的表面张力，增加液态金属的可塑形性，并且可以避免液态金属由于在空气中被氧化，表面形成氧化物粘附在基底上，难以被利用的缺点。本发明的导电混合物由于液态金属自身的流动性，制备出的电路线路图案在拉伸过程中依然可以保持良好的导电性，并且本发明导电混合物组分中无挥发性溶剂。
具体实施方式
本发明提供了一种基于液态金属的导电混合物及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的导电混合物，主要由液态金属和分散剂混合而成，所述液态金属在室温条件下为液态。
本发明采用分散剂混合于液态金属中，来降低液态金属的表面张力，增加液态金属的可塑形性，同时还可以避免液态金属由于在空气中被氧化，表面形成氧化物粘附在基底上，难以被利用的缺点。本发明的导电混合物由于液态金属自身的流动性，制备出的电路线路图案在拉伸过程中依然可以保持良好的导电性，并且本发明导电混合物组分中无挥发性溶剂，不会污染作业环境的空气。
优选地，所述分散剂为石墨烯、石墨、导电聚合物和聚苯乙烯中的一种或多种混合物。优选在液态金属中分散性更好的石墨烯和石墨的任意组合，可以印刷出基于液态金属的高分辨率、高导电性电路线路图案。
优选地，石墨烯的物理参数满足：纯度≥95%，单个片层厚度3.4-8nm，比表面积100-300 m2/g，这种特性的石墨烯更有利于降低液态金属的表面张力，增加液态金属的可塑形性。
优选地，所述分散剂在导电混合物中的质量百分比为0.05-20%。分散剂含量太低，则不能明显降低液态金属表面张力，从而无法改善液态金属的塑形能力；分散剂含量太高，混合物将成为固态，失去了拉伸变形能力。
优选地，所述液态金属为镓基合金、镓或汞。上述金属在室温下均为液态，且导电性能良好。
优选地，所述镓基合金为镓铟锡合金、镓铟共晶或镓锌合金。
本发明还提供了一种如上所述的导电混合物的制备方法，先将分散剂制成粉末状（优选地，粉末粒径≤50μ），然后与液态金属混合均匀，得到导电混合物。导电混合物呈现金属光泽。当分散剂浓度较低时（wt%≤4%），导电混合物呈半流体状，当分散剂浓度较高时（wt%＞4%），混合物呈膏状。可以通过调节分散剂与液态金属的混合比例，制备一系列低浓度至高浓度分散剂的导电混合物，由此调控混合物的软硬度和流动性，加强其应用性。
本发明还提供了一种如上所述的导电混合物在柔性电路中的应用，采用丝网印刷工艺将所述导电混合物印刷在柔性基底上。
优选地，丝网印刷工艺中，丝网的目数≤280目，根据制备的导电混合物的粘稠度进行选择。
优选地，所述柔性基底为聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或者聚酰亚胺（PI）。
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
（1）分别称取6 g石墨烯粉末（粒径≤15μ）和114 g液态金属（镓铟共晶(EGaIn)），然后将两者混合于塑料器皿中，并用塑料药勺搅拌均匀，得到导电混合物。
（2）采用250目聚酯网将上述导电混合物印刷在PET基底上，得到70μ以下的电路线路。
综上所述，本发明提供了一种基于液态金属的导电混合物及其制备方法与应用，采用分散剂混合于液态金属中，来降低液态金属的表面张力，增加液态金属混合物的可塑形性，同时还可以避免液态金属由于在空气中被氧化，表面形成氧化物粘附在基底上，难以被利用的缺点。本发明的导电混合物由于液态金属自身的流动性，制备出的电路线路图案在拉伸过程中依然可以保持良好的导电性。本发明可以通过调节分散剂与液态金属的混合比例，制备一系列低浓度至高浓度分散剂的导电混合物，由此调控混合物的软硬度和流动性，加强其应用性。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种导电混合物，其特征在于，由液态金属和分散剂混合而成，所述液态金属在室温条件下为液态；
所述分散剂在导电混合物中的质量百分比为0.05-20％；
所述分散剂为石墨烯、石墨、导电聚合物和聚苯乙烯中的一种或多种混合物；
所述导电混合物呈现金属光泽；
所述导电混合物的制备方法包括：将所述分散剂制成粉末状，然后与所述液态金属混合搅拌均匀，得到导电混合物。
2.根据权利要求1所述的导电混合物，其特征在于，所述石墨烯的物理参数满足：纯度≥95％，单个片层厚度3.4-8nm，比表面积100-300m2/g。
3.根据权利要求1所述的导电混合物，其特征在于，所述液态金属为镓基合金、镓或汞。
4.根据权利要求3所述的导电混合物，其特征在于，所述镓基合金为镓铟锡合金、镓铟共晶或镓锌合金。
5.一种如权利要求1-4任一所述的导电混合物的制备方法，其特征在于，将分散剂制成粉末状，然后与液态金属混合均匀，得到导电混合物。
6.一种如权利要求1-4任一所述的导电混合物在柔性电路中的应用，其特征在于，采用丝网印刷工艺将所述导电混合物印刷在柔性基底上。
7.根据权利要求6所述的导电混合物在柔性电路中的应用，其特征在于，所述丝网印刷工艺中，丝网的目数≤280目。
8.根据权利要求6所述的导电混合物在柔性电路中的应用，其特征在于，所述柔性基底为PDMS、PET或者PI。
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