CN116574212A - 一种聚合物/液态金属复合导电固体材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合物/液态金属复合导电固体材料及其制备方法，由QCA、AA、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱、偶氮二异丁脒盐酸盐、液态金属和超纯水为原料聚合制成。本发明将液态金属分散的聚合物溶液烘干得到聚合物/液态金属复合导电固体，由于是以极低固含量(2‑3wt％)聚合物溶液分散液态金属，使得液态金属固体中液态金属可以形成高导通电路，从而获得高导电性能，并且聚合物会限制液态金属流动，将液态金属转变为固态。
Description
技术领域
本发明属于功能高分子技术领域，具体涉及一种聚合物/液态金属复合导电固体材料及其制备方法。
背景技术
液态金属是指一类在室温下呈液态的金属或合金，包含单相液态金属(例如金属镓)和多相液态金属合金(例如镓铟合金)。液态金属因为具有低毒性、良好的生物相容性、优异的导电性和导热性以及高流动性，而在治疗学、生物成像、生物传感器和组织修复等生物医学领域显示出巨大的潜力。
由于液态金属单一使用的应用受限(例如因其表面张力大而无法与基材形成有效粘附)，目前，液态金属通常与其他功能材料(例如金属纳米粒子、聚合物和药物分子)形成液态金属复合材料。液态金属复合材料可以根据应用需求而改变液态金属的固有性质，使其能够在解决各种行业的挑战性问题方面显示出进一步的巨大潜力，包括生物医学、化学催化、柔性电子和软机器人。
但液态金属的液体特性还限制了其在柔性电子领域的应用，虽然聚合物/液态金属复合策略在柔性电子领域已经取得了不少的成就，但是仍然存在泄漏、导电性能不稳定等系列问题。因此，将液态金属转化为具有一定延展性或者柔性的固体，并且保证其导电性能，是亟待解决的难题。
近年来，Lou等人(Lou Y,Liu H,Zhang J.Liquid metals in plastics forsuper-toughness and high-performance force sensors[J].Chemical EngineeringJournal,2020.)用聚乙烯醇(PVA)来稳定液态金属并将其烘干，得到含有微米级液态金属液滴的聚乙烯醇塑料，所得塑料具有高强度和良好的拉伸性能，但其导电性能较差。Rahim等人(Rahim M A,Centurion F,Han J,et al.Polyphenol-Induced Adhesive LiquidMetal Inks for Substrate-Independent Direct Pen Writing[J].AdvancedFunctional Materials,2021.)将液态金属在单宁酸(TA)溶液中进行超声分散，得到由单宁酸分子在液态金属液滴表面自组装形成的核壳结构，并将其作为墨水在各种基材上形成电子线路。但是这些现有技术中用以提高导电性能的线路是需要通过外力机械破坏液态金属颗粒表面的单宁酸外壳和氧化物，才能使液态金属液滴之间产生连接，所产生的液态金属电路的导电性能较不稳定。更为重要的是，具有单宁酸外壳的液态金属液滴仍然为液态，未转变为固态，具有液态金属泄露等系列问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种聚合物/液态金属复合导电固体材料。
本发明的另一目的在于提供上述聚合物/液态金属复合导电固体材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，由QCA、AA(丙烯酸)、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱、偶氮二异丁脒盐酸盐、液态金属和超纯水为原料聚合制成，上述QCA的结构式为
在本发明的一个优选实施方案中，所述液态金属为镓铟合金。
进一步优选的，所述镓铟合金中，Ga:In＝70-90％:10-30％。
更进一步优选的，所述镓铟合金中，Ga:In＝85.8％:14.2％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述QCA的合成路线为：
进一步优选的，所述QCA的制备方法包括：在室温下，将2-氯-3′,4′-二羟基苯乙酮溶于乙酸乙酯中，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，通氮气25-35min，于65-75℃反应40-50h，获得沉淀，然后将沉淀依次经甲醇溶解、乙醚沉淀和真空干燥，获得所述QCA。
更进一步优选的，所述2-氯-3’,4’-二羟基苯乙酮、乙酸乙酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的比例为4-5g:50mL:3-4mL。
再进一步优选的，所述2-氯-3’,4’-二羟基苯乙酮、乙酸乙酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的比例为4.2g:50mL:3.8mL。
在本发明的一个优选实施方案中，所述QCA、AA、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱的质量比为1.7-1.8:3.2-3.3:3.4-3.5。
进一步优选的，所述QCA、AA、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱的质量比为1.72:3.24:3.49。
上述聚合物/液态金属复合导电固体材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将QCA、AA、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱、偶氮二异丁脒盐酸盐溶于超纯水中，超声分散，得到预聚物溶液；
(2)向上述预聚物溶液中通氮气25-35min，于55-62℃进行聚合反应4-6h，得到得到P(QCA-AA-SBMA)聚合物溶液；该步骤的反应路线如下：
(3)在上述P(QCA-AA-SBMA)聚合物溶液中加入液态金属，超声处理后得到液态金属分散的聚合物溶液，然后于68-72℃干燥2-3h，即得所述聚合物/液态金属复合导电固体材料。
在本发明的一个优选实施方案中，所述QCA、AA和甲基丙烯酸磺酸甜菜碱的质量比为4-6:8-10:9-11。
进一步优选的，所述QCA、AA和甲基丙烯酸磺酸甜菜碱的质量比为5:9:10。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过邻苯二酚基团、阴阳离子基团对液态金属表面形成氢键、金属配位键和静电相互作用，形成强界面结合力，从而强化聚合物对液态金属的分散能力与稳定能力。因此，所设计的聚合物能够在很低的添加量的情况下，将液态金属转化为固态，并保证高导电性能。并且，液态金属分散的聚合物溶液可以作为打印墨水应用于微电子领域，因为聚合物中含有邻苯二酚基团，所以打印墨水会紧密粘附于多种基板上，只需将打印后的基板加热即可获得具有可印刷、高导电性的聚合物/液态金属复合导电固体电子线路。2、本发明通过自由基聚合制备了一种含邻苯二酚单体2-(3,4-二羟基苯基)-N-(2-(甲基丙烯酰氧)乙基)-N,N-二甲基-2-氧代乙醇-1-氯化铵、丙烯酸和甲基丙烯酸磺酸甜菜碱的聚合物，其中AIBA作为引发剂，聚甲基丙烯酸磺酸甜菜碱(PSBMA)作为两性离子聚合物可以与PQCA(含季铵盐阳离子)和PAA(含羧酸根阴离子)产生高效静电作用，从而提升聚合物网络体系的稳定性；邻苯二酚基团和液态金属表面氧化物形成氢键和金属配位键，形成强界面结合力，从而强化聚合物对液态金属的分散能力与稳定能力。因此，所设计的聚合物能够在很低的添加量的情况下，将液态金属转化为固态，并保证高导电性能。
3、本发明将液态金属分散的聚合物溶液烘干得到聚合物/液态金属复合导电固体，由于是以极低固含量(2-3wt％)聚合物溶液分散液态金属，使得液态金属固体中液态金属可以形成高导通电路，从而获得高导电性能，并且聚合物会限制液态金属流动，将液态金属转变为固态。
4、本发明中液态金属分散的聚合物溶液可以作为打印墨水应用于微电子打印领域，因为聚合物中含有邻苯二酚基团，所以打印墨水会紧密粘附于多种基板上，只需将打印后的基板加热即可获得具有可印刷、高导电性的聚合物/液态金属复合导电固体电子线路。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的QCA的红外光谱图。
图2为本发明实施例2至4制得的P(QCA-AA-SBMA)聚合物的红外光谱图。
图3为本发明实施例2至4制得的分散后液态金属微粒的光学显微图。
图4为本发明实施例2至4制得的聚合物/液态金属复合导电固体的电导率对比图。
图5为本发明实施例2至4制得的聚合物/液态金属复合导电固体的实物图，其中(a)是液态金属微米级分散的聚合物溶液，(b)是聚合物/液态复合导电固体。
图6为本发明对比例1制得的液态金属未分散的多巴胺溶液。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
下述实施例2至4所用的QCA的合成路线为：
具体如下：在室温下，将4.2g 2-氯-3’,4’-二羟基苯乙酮溶于50mL乙酸乙酯中，加入3.8mL甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，通氮气30min，在70℃反应48h。取沉淀用42mL甲醇溶解，500mL乙醚沉淀，真空干燥24h得到如图1所示QCA(2-(3,4-二羟基苯基)-N-(2-(甲基丙烯酰氧)乙基)-N,N-二甲基-2-氧代乙醇-1-氯化铵)。
实施例2
(1)将0.0172g实施例1制得的QCA、0.0324g AA、0.0349g SBMA和0.0009g AIBA溶于4.18mL超纯水，得到预聚物溶液。
(2)将步骤(1)制得的预聚物溶液置于反应釜中，通入氮气30min，在60℃条件下反应5h得到如图2所示的P(QAC-AA-SBMA)聚合物溶液。
(3)将1.2g液态金属(镓铟合金，Ga:In＝85.8％:14.2％)加入步骤(2)制得的P(QAC-AA-SBMA)聚合物溶液，置于超声仪30min，得到如图3和图5(a)所示的液态金属微米级分散的聚合物溶液。
(4)将步骤(3)制得的液态金属微米级分散的聚合物溶液倒入聚四氟乙烯模具中，在70℃鼓风烘箱中干燥2-3h，得到如图5(b)所示的聚合物/液态金属复合导电固体材料。如图4所示，本实施例制得的聚合物/液态金属复合导电固体材料所测三次电导率分别为15380S/m、18520S/m和17860S/m。
实施例3
(1)将0.0172g实施例1制得的QCA、0.0324g AA、0.0349g SBMA和0.0009g AIBA溶于2.76mL超纯水，得到预聚物溶液。
(2)将步骤(1)制得的预聚物溶液置于反应釜中，通入氮气30min，在60℃条件下反应5h得到如图2所示的P(QAC-AA-SBMA)聚合物溶液。
(3)将1.2g液态金属(镓铟合金，Ga:In＝85.8％:14.2％)加入步骤(2)制得的P(QAC-AA-SBMA)聚合物溶液，置于超声仪30min，得到如图3和图5(a)所示的液态金属微米级分散的聚合物溶液。
(4)将步骤(3)制得的液态金属微米级分散的聚合物溶液倒入聚四氟乙烯模具中，在70℃鼓风烘箱中干燥2-3h，得到如图5(b)所示的聚合物/液态金属复合导电固体材料。如图4所示，本实施例制得的聚合物/液态金属复合导电固体材料所测三次电导率分别为434800S/m、588200S/m和416700S/m。
实施例4
(1)将0.0172g实施例1制得的QCA、0.0324g AA、0.0349g SBMA和0.0009g AIBA溶于2.05mL超纯水，得到预聚物溶液。
(2)将步骤(1)制得的预聚物溶液置于反应釜中，通入氮气30min，在60℃条件下反应5h得到如图2所示的P(QAC-AA-SBMA)聚合物溶液。
(3)将1.2g液态金属(镓铟合金，Ga:In＝85.8％:14.2％)加入步骤(2)制得的P(QAC-AA-SBMA)聚合物溶液，置于超声仪30min，得到如图3和图5(a)所示的液态金属微米级分散的聚合物溶液。
(4)将步骤(3)制得的液态金属微米级分散的聚合物溶液倒入聚四氟乙烯模具中，在70℃鼓风烘箱中干燥2-3h，得到如图5(b)所示的聚合物/液态金属复合导电固体材料。如图4所示，本实施例制得的聚合物/液态金属复合导电固体材料所测三次电导率分别为166700S/m、200000S/m和166700S/m。
对比例1
(1)将0.0957g多巴胺溶于1.89mL超纯水，得到多巴胺溶液。
(2)将1.2g液态金属(镓铟合金，Ga:In＝85.8％:14.2％)加入步骤(1)制得的多巴胺溶液中，置于超声仪30min，得到如图6所示的液态金属未分散的多巴胺溶液。
通过对比例1作为对照可以发现，在相同低添加量的情况下，仅含邻苯二酚单体的溶液是无法将相同质量的液态金属进行分散至微米级别的，更不用说将其转变为导电固体材料。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，其特征在于：由QCA、AA、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱、偶氮二异丁脒盐酸盐、液态金属和超纯水为原料聚合制成，上述QCA的结构式为
2.如权利要求1所述的一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，其特征在于：所述液态金属为镓铟合金。
3.如权利要求2所述的一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，其特征在于：所述镓铟合金中，Ga:In＝70-90％:10-30％。
4.如权利要求3所述的一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，其特征在于：所述镓铟合金中，Ga:In＝85.8％:14.2％。
5.如权利要求1所述的一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，其特征在于：所述QCA的合成路线为：
6.如权利要求5所述的一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，其特征在于：所述QCA的制备方法包括：在室温下，将2-氯-3′,4′-二羟基苯乙酮溶于乙酸乙酯中，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，通氮气25-35min，于65-75℃反应40-50h，获得沉淀，然后将沉淀依次经甲醇溶解、乙醚沉淀和真空干燥，获得所述QCA。
7.如权利要求6所述的一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，其特征在于：所述2-氯-3’,4’-二羟基苯乙酮、乙酸乙酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的比例为4-5g:50mL:
3-4mL。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，其特征在于：所述QCA、AA、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱的质量比为1.7-1.8:3.2-3.3:3.4-3.5。
9.如权利要求8所述的一种聚合物/液态金属复合导电固体材料，其特征在于：所述QCA、AA、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱的质量比为1.72:3.24:3.49。
10.权利要求1至9中任一权利要求所述的聚合物/液态金属复合导电固体材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将QCA、AA、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱、偶氮二异丁脒盐酸盐溶于超纯水中，超声分散，得到预聚物溶液；
(2)向上述预聚物溶液中通氮气25-35min，于55-62℃进行聚合反应4-6h，得到得到P(QCA-AA-SBMA)聚合物溶液；
(3)在上述P(QCA-AA-SBMA)聚合物溶液中加入液态金属，超声处理后得到液态金属分散的聚合物溶液，然后于68-72℃干燥2-3h，即得所述聚合物/液态金属复合导电固体材料。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109206550A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 翁秋梅 | 一种杂化超分子作用动态聚合物 |
| CN110452399A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-15 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种可室温自修复聚合物薄膜的制备方法 |
| KR102290112B1 (ko) * | 2020-03-18 | 2021-08-13 | 포항공과대학교 산학협력단 | 수소 도핑된 액체금속 산화물을 포함하는 전도성 액체금속 미세입자, 그를 포함하는 전도성 잉크 및 그의 제조방법 |
| CN113388131A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-14 | 北京工商大学 | 一种柔性透明离子凝胶电极及其制备方法 |
| CN113583257A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-02 | 厦门大学 | 一种电致黏附水凝胶及其制备方法 |
| WO2022127648A1 (zh) * | 2020-12-14 | 2022-06-23 | 桂林理工大学 | 一种液态金属@碳纳米管锂空气电池正极及其制备方法 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109206550A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 翁秋梅 | 一种杂化超分子作用动态聚合物 |
| CN110452399A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-15 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种可室温自修复聚合物薄膜的制备方法 |
| KR102290112B1 (ko) * | 2020-03-18 | 2021-08-13 | 포항공과대학교 산학협력단 | 수소 도핑된 액체금속 산화물을 포함하는 전도성 액체금속 미세입자, 그를 포함하는 전도성 잉크 및 그의 제조방법 |
| WO2022127648A1 (zh) * | 2020-12-14 | 2022-06-23 | 桂林理工大学 | 一种液态金属@碳纳米管锂空气电池正极及其制备方法 |
| CN113388131A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-14 | 北京工商大学 | 一种柔性透明离子凝胶电极及其制备方法 |
| CN113583257A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-02 | 厦门大学 | 一种电致黏附水凝胶及其制备方法 |
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