[发明专利]一种基于液固两相结构的液态金属导电填料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于液固两相结构的液态金属导电填料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将有机改性处理过的固态导电填料与液态金属通过在溶剂中分散搅拌或球磨进行反应，反应结束后去除溶剂，得到基于液固两相结构的液态金属导电填料；或者将所述液态金属直接通过真空蒸镀包覆在固态导电填料的表面，得到基于液固两相结构的液态金属导电填料。本发明制备方法工艺简单，能耗低，制备得到的导电填料是具有液态金属结构的液固两相导电填料，具有形变‑导电稳定特性，在制备高性能、高稳定柔性导电功能弹性体领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及功能导电材料领域，具体涉及一种基于液固两相结构的液态金属导电填料的制备方法。

背景技术

具有液固两相结构的导电填料在弹性导电功能材料领域具有重要的应用前景，尤其是在高形变导电复合材料、柔性导热材料、可拉伸导体等。传统的弹性导电功能材料主要是由刚性填料和柔性聚合物基体共混制备而成，这类导体的缺点在于导电填料的杨氏模量(10⁹-10¹²Pa)高于基体杨氏模量约5-6数量级，导致刚性导电填料不能随基体形变而变化，进而引起导电填料与基体的界面滑移、脱落、裂纹、裂缝，造成导电网络的不可逆破坏。因此，设计及制备具备导电网络的重构及其稳定特性的高柔性、高拉伸、低驱动电压的导体具有重要应用前景。而液态金属由常温下流动态的镓铟锡合金构成，其杨氏模量比柔性基体低10⁵-10⁶Pa，其特性赋予其在构建动态导电网络具有重要的应用价值。

综上所述，本发明基于目前普遍采用的导电功能弹性体是通过采用刚性导电填料复合柔性基体制备而成，其在各种各样的应用场合下受力发生形变的同时不可避免地产生界面滑移、脱落、裂纹、裂缝造成导电网络的结构破坏。提出制备具有液固两相共存结构的液态金属导电填料，构建动态的可逆稳定的导电网络。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于液固两相结构的液态金属导电填料的制备方法。该制备方法工艺简单，能耗低，制备得到的导电填料是具有液态金属结构的刚性导电填料，具有形变-导电稳定特性。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种基于液固两相结构的液态金属导电填料的制备方法，包括如下步骤：

将有机改性处理过的固态导电填料与液态金属通过在溶剂中分散搅拌或球磨进行反应，反应结束后去除溶剂，得到基于液固两相结构的液态金属导电填料。

进一步地，所述液态金属是常温下呈液态的金属，包括镓、铟和锡中的一种或两种以上的合金。

进一步地，所述溶剂包括水、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮和甲苯的一种。

进一步地，所述固态导电填料包括导电粉末、银纳米线、碳纤维、碳纳米管或石墨烯。

更进一步地，所述导电粉末包括导电金属粉末或导电炭黑。

进一步地，所述有机改性处理包括含巯基的偶联剂处理或焦磷酸盐钛酸酯偶联剂处理。

更进一步地，所述含巯基的偶联剂包括γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、巯基十一烷酸或巯基十六烷酸。

进一步地，所述液态金属与有机改性处理过的固态导电填料的质量比为1∶10～20∶1。

进一步地，所述分散搅拌是在25～120℃搅拌1～24小时，搅拌速率为100～500rpm。

进一步地，所述球磨是在50～120℃球磨1～5小时，球磨转速为200～600rpm。

进一步地，将所述液态金属直接通过真空蒸镀包覆在固态导电填料的表面，得到基于液固两相结构的液态金属导电填料。