[发明专利]一种液态金属的热处理固化方法

说明书

本发明公开了一种液态金属的热处理固化方法，将纳米/微米金属颗粒除去表面氧化物，再通过捏合共混将除去表面氧化物的纳米/微米金属颗粒均匀掺杂在液态金属中，该金属颗粒表面包覆液态金属；最后将液态状的金属颗粒/液态金属混合物经过热处理，此时液态金属的液体特性消失，转变为固体特性，进而使液态金属组分与掺杂的金属颗粒在热处理过程中生成金属间化合物，使液态金属由非晶无定形结构转变为晶体结构，使液态金属具有重要的工业应用及商用价值。

技术领域

本发明涉及液体金属柔性电子领域，尤其涉及一种液态金属的热处理固化方法。

背景技术

液态金属是一种无定形、非晶体结构的低熔点合金，常温下具有液体流动性。因此，其难于获得稳定的形态，使其加工成产品后难于稳定存在，而造成其一直难于商业化应用。然而，相对于固体金属的高温加工成型特点，液态金属的液体特性使其具有常温的液态加工特性，可以大规模降低设备成本、提高加工效率，因此，使其在柔性印刷电子领域具有重要的应用前景。

基于上述技术背景，如何使液态金属保留液体加工特性，采用印刷工艺成型后，使液态金属具有稳定的固体形态具有重要工业应用及商业价值。

发明内容

为了解决液态金属的流动液体特性，使其利用液体特性加工成产品后，具有稳定的固体形态。本发明提供了一种液态金属的热处理固化方法，使液态金属能够获得稳定的固体形态，同时具有高导电率及可拉伸性。

本发明液态金属固化，主要是针对金属颗粒复合液态金属材料的热处理方法。固化是指通过热处理工艺使金属颗粒掺杂的液态金属，从液态转变为半固态，乃至固态的方法。本发明通过技术手段使非晶无定型的液态金属转变为具有固体特性的稳定形态，从而使液态金属具有重要的工业应用及商用价值。

本发明通过下述技术方案实现：

一种液态金属的热处理固化方法，其包括如下步骤：

将纳米/微米金属颗粒除去表面氧化物；

通过捏合共混将除去表面氧化物的纳米/微米金属颗粒均匀掺杂在液态金属中，该金属颗粒表面包覆液态金属，此时金属颗粒/液态金属混合物呈液态状(即依然保留其液体特性)；

将液态状的金属颗粒/液态金属混合物经过80℃～450℃热处理，热处理时间为2～60小时，此时液态金属由液态状转变为固态状。

所述液态金属由液态状转变为固态状具体是指液态金属的液体特性消失，转变为固体特性，进而使液态金属组分与掺杂的金属颗粒在热处理过程中生成金属间化合物，使液态金属由非晶无定形结构转变为晶体结构。

所述金属颗粒含量为10～70wt％。

所述金属颗粒为金属单质颗粒，包括镍(Ni)颗粒、铜(Cu)颗粒或者铁(Fe)颗粒或者锌(Zn)颗粒等；

其中，当金属单质颗粒采用镍颗粒时，该镍颗粒含量为30～45％，热处理温度为120℃，热处理时间为48小时；当金属单质颗粒采用铜颗粒时，该铜颗粒含量为25～35％，热处理温度为140℃，热处理时间为24小时；当金属单质颗粒采用铁颗粒时，该铁颗粒含量为15～30％，热处理温度为100℃，热处理时间为48小时。

所述液态金属是以镓为主要成份的液态金属合金，即镓铟或者镓铟锡液态金属合金。

所述除去表面氧化物是指采用弱酸去表面氧化物。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明工艺固化后的液态金属合金具有稳定的形态、机械稳定性，同时也具有金属级电导率。