CN109675771A - 一种液态金属涂层的处理方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液态金属涂层的处理方法，其步骤为，将含有液态金属颗粒的涂料涂于介质的表面形成涂层后，用超声波对所述涂层进行处理。本发明所述的处理方法，可通过改变涂层中液态金属颗粒的粒径，液态金属颗粒的分布情况等，改变液态金属的电磁和光学性质，包括吸光度、反射率等。

Description

一种液态金属涂层的处理方法及其应用
技术领域
本发明涉及涂层技术领域，具体涉及一种光学性质可变的液态金属涂料。
背景技术
涂层(coating)是涂料经过涂抹所得到的连续膜，是为了防护，绝缘，装饰、修饰表面等目的。涂层作为涂布于金属，织物，塑料等基体上的薄层，可以实现特定的功能。因为其性质可调性，对于各种材料表面的改性有着无与伦比的优势。目前，耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、抗大气和浸渍腐蚀涂层、电导和电阻涂层、机械部件间隙控制涂层、耐化学腐蚀涂层及电磁屏蔽涂层等各种涂层得到了越来越广泛的应用。
液体金属因为其具有高的导热率、导电率、低熔点以及良好的流动性，正在很多领域得到快速的利用，是目前得到快速发展的一种材料。在涂层领域，液体金属作为一种具有非常优异性质的电磁屏蔽材料正在得到应有的重视。然而，具有优异光学性质的液体金属涂层却因为其固定的物质组成，相关电磁和光学性质较难改变，无法适应多变的环境。此外，因为液态金属在常温下呈液态，使其面临着涂覆后的液态金属涂层的易流动，性质不稳定的问题。
发明内容
针对现有的液态金属涂料存在的问题，本发明提供一种液态金属涂层的处理方法，其步骤为将含有液态金属颗粒的涂料涂于介质的表面形成涂层后，用超声音波对所述涂层进行处理。
本发明发现，针对于液态金属涂料形成的涂层，用超声波对其再次进行处理后，可改变液态金属颗粒的粒径、分散性等性质，从而改变涂层材料的电磁和光学性质，有助于液态金属材料适用于多变的环境。
优选的，所述含有液态金属颗粒的涂料中，所述液态金属颗粒的粒径为100nm～10μm。本发明发现，当液态金属颗粒的粒径在上述范围内时，声波可有效地对其进行处理，不会因颗粒过大或过小而导致处理效果不明显。
优选的，所述涂层的厚度为100nm～100μm。考虑到超声波的穿透性，所述涂层不应太厚。考虑到涂层的涂覆和使用效果，涂层也不应过薄，综合考虑，本发明的所涉及的涂层厚度为100nm～100μm。
优选的，所述液态金属为熔点低于30℃的金属或合金；
进一步优选的，所述液态金属为镓、镓铟合金或镓铟锡合金中的一种或几种；
更优选Ga60In40、Ga80In20、GaIn10、Ga75.5In24.5或Ga63In25Sn12。上述所选金属在常温下为液态，保证了超声波处理的条件。
优选的，所述含有液态金属颗粒的涂料中还包括液态金属颗粒固化剂；
进一步优选的，所述液态金属颗粒固化剂为聚氯乙烯。本发明所选择的液态金属在室温下通常呈液态，将其制备成涂层材料后液态金属颗粒不稳定，若利用声波对其进行处理，容易因液态金属的流动性而导致涂层性质发生不可控的变化，添加固化剂后可对液态金属起到一定的固定作用，且聚氯乙烯作为固化剂时效果较好。
优选的，所述含有液态金属颗粒的涂料中还包括液态金属颗粒的分散剂；
优选的，所述分散剂为表面活性剂，进一步优选N，N-二甲基甲酰胺或十二烷基硫酸钠。上述的液态金属颗粒分散剂可改善液态金属颗粒在涂料中的分散情况，将其制备成涂层后也具有较好的分散性能，对其进一步处理的过程中可取得较稳定的处理效果。
优选的，所述涂料中液态金属颗粒的分散剂、液态金属颗粒固化剂及液态金属的质量比为50：1～20：50～400。这样的配比可有效保证液态金属的分散效果和固化效果。
优选的，所述介质为纸、聚氯乙烯薄膜、衣服纤维或玻璃。
优选的，所述超声波的强度为0.3W/cm2～10W/cm2,所述超声波的频率为20KHz～50KHz。
本发明的最后一个目的是保护本发明所述的处理方法在制备光学性能可变的液态金属涂层材料中的应用。
本发明所述的处理方法具有如下有益效果：
1)本发明所述的处理方法，可通过改变涂层中液态金属颗粒的粒径，液态金属颗粒的分布情况等，改变液态金属的电磁和光学性质，包括吸光度、反射率等。
2)通过本发明的方法快速灵活的改变材料表面的光学性质，可使液态金属涂层于多种场合。比如士兵在战场进行伪装，为了躲避对方电子设备的侦查，需要穿戴和环境具有相似的反射率的服装以进行隐蔽。然后，对于很多不同的环境，一种材料无法满足需要，并且随着外界环境的变化，光学性质单一不可改变的涂层材料无法适应，采用本发明的方法，可使其适用于不同的环境。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的液体金属涂层的制作示意图；
其中1是液态金属、2是分散液、3是液态金属微颗粒、4是涂层基底；
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例及一种液态金属涂层通用的制备方法，其流程图见图1，图中1是液态金属、2是分散液、3是液态金属微颗粒、4是涂层基底；
包括如下步骤：
S1:准备液态金属分散液；
S2:将液态金属置于分散液中，震荡得到液态金属涂料；
S3:通过常见的方法，将涂料涂覆到需要的基底上；
S4:根据需要，利用超声波处理涂层以改变所含液滴的粒径。
实施例2
本实施例涉及一种具体的液态金属涂层的处理方法。
所述的液体金属选择Ga75.5In24.5,其熔点为15.7摄氏度。所述的分散剂为DMF(N，N-二甲基甲酰胺)，所述液态金属颗粒固化剂为聚氯乙烯(PVC)。
制作方式为:
S1:准备液态金属分散液；准备60g液态金属分散液DMF(N，N-二甲基甲酰胺)；
S2:将液态金属置于分散液中，震荡得到液态金属涂料；将80g液体金属1放置在60g分散剂2中，以10Hz的震荡频率和20cm的震荡幅度震荡分散液30min；此时，团状液态金属被分散为直径大约1μm的液体金属微颗粒3；液态金属微颗粒悬浮在分散液中，它们共同构成涂料。
S3:通过常见的方法，将涂料涂覆到需要的基底上；将所述涂料刷涂到基底4的表面，涂层厚度为10微米，对其光学性能进行检测，其反光率随光谱的不同，介于40％～60％，吸光度则为3.8。
S4:根据需要，利用超声波处理涂层以改变所含液滴的粒径。用强度为1W/cm2的超声波对衣服处理30min，处理后进行检测，涂层中所含液态金属液滴的粒径变小至10nm左右。其反光率随光谱的不同，介于70％～85％，吸光度则为4.2。
实施例3
本实施例涉及一种具体的液态金属涂层的处理方法。
将实施例2中的所含液滴粒径为1μm的涂料刷涂到纤维基底4的表面，涂层厚度为10微米，对其光学性能进行检测，其反光率随光谱的不同，介于40％～60％，吸光度则为3.8。
用强度为8W/cm2的高能超声波对衣服处理30min，处理后进行检测，涂层中所含液态金属液滴的粒径变大至10μm左右。其反光率随光谱的不同，介于30％～55％，吸光度则为3.6。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种液态金属涂层的处理方法，其特征在于，将含有液态金属颗粒的涂料涂于介质的表面形成涂层后，用超声波对所述涂层进行处理。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述含有液态金属颗粒的涂料中，所述液态金属颗粒的粒径为100nm～10μm。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述涂层的厚度为100nm～100μm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的处理方法，其特征在于，所述液态金属为熔点低于30℃的金属或合金，优选镓、镓铟合金或镓铟锡合金中的一种或几种，更优选Ga60In40、Ga80In20、GaIn10、Ga75.5In24.5或Ga63In25Sn12。
5.根据权利要求1～4任一项所述的处理方法，其特征在于，所述含有液态金属颗粒的涂料中还包括液态金属颗粒固化剂；优选的所述液态金属颗粒固化剂为聚氯乙烯。
6.根据权利要求1～5任一项所述的处理方法，其特征在于，所述含有液态金属颗粒的涂料中还包括液态金属颗粒的分散剂；优选的，所述分散剂为表面活性剂，进一步优选N，N-二甲基甲酰胺或十二烷基硫酸钠。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述涂料中液态金属颗粒的分散剂、液态金属颗粒固化剂及液态金属的质量比为50：1～20：50～400。
8.根据权利要求1～7任一项所述的处理方法，其特征在于，所述介质为纸、聚氯乙烯薄膜、衣服纤维或玻璃。
9.根据权利要求1～8任一项所述的处理方法，其特征在于，所述超声波的强度为0.3W/cm2～10W/cm2,所述超声波的频率为20KHz～50KHz。
10.权利要求1～9任一项所述的处理方法在制备光学性能可变的涂层材料中的应用。
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