[发明专利]液态金属/聚合物复合材料及其制备方法和电子器件

说明书

本发明公开了一种液态金属/聚合物复合材料及其制备方法和电子器件，该液态金属/聚合物复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)取模板材料颗粒，对模板材料颗粒进行成型以形成模板；(2)取模板浸入液态金属中，使得液态金属填充至模板的孔隙中形成充液模板；(3)将所述充液模板冷却使液态金属凝固，溶解去除所述模板，得到固态三维金属网状结构；(4)将固态三维金属网状结构浸入含聚合物原料的溶液中，处理使得聚合物原料固化形成聚合物、固态三维金属网状结构呈液态。本发明的方法操作简单、成本低廉，制得的液态金属/聚合物复合材料具有优异的电导率，在电子器件中具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种液态金属/聚合物复合材料及其制备方法和电子器件。

背景技术

第五代移动通信和物联网技术将会通过无线通信实现万物互联，其中，无线通信通过辐射和接受电磁波进行信息的传输和分享，这将使得电磁干扰和污染越来越严重。一方面，电磁辐射不仅对人的身体健康具有潜在危害，而且会对其他电子设备的功能造成严重干扰。另一方面，电磁波是信息的载体，电磁辐射有可能带来人们隐私和机密信息的泄露，为信息安全保障带来挑战。因此，电磁辐射的防护工作至关重要。一般而言，人们利用具有高电导率的材料对电磁波进行衰减和限制，这一过程被称为电磁屏蔽。材料的电导率越高，屏蔽效果越好。传统的金属块体具有优异的屏蔽效果，但是其杨氏模量高，断裂伸长率低，应用受到限制。液态金属是一种不定型可流动的金属，因其兼具流动性和导电性的特性而受到广泛关注。目前有采用将液态金属与液态硅橡胶溶胶直接混合制备复合材料的方法，由于液态金属颗粒之间容易被高绝缘性的硅橡胶分开，因而制得的复合材料容易出现没有良好的导电通路的问题，导致复合材料的电导率较低。也有研究者采用将液态金属填充到三维聚氨酯海绵材料中的方法制备复合材料，由于液态合金的表面张力处于0.5～0.6N/m²范围内，其在海绵泡沫中倾向于以球形颗粒附着于海绵泡沫的骨架上，只有在液态合金含量较高的情况下才能形成有效的导电通路，而高含量的液态合金容易产生堵塞相互连通的孔道，导致形成封闭的孔洞的问题此外该方法制得的复合材料的性能依赖于三维聚氨酯海绵材料且使用成本高。因而，有必须要寻找一种新的制备复合材料的方法，能够使得制备的复合材料具有良好连通性的微观结构和优异的电导率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种液态金属/聚合物复合材料及其制备方法和电子器件，该制备方法操作简便，制得的液态金属/聚合物复合材料具有良好的电导率，具有较大的应用前景。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面，提供一种液态金属/聚合物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取模板材料颗粒，对所述模板材料颗粒进行成型以形成模板；

(2)取所述模板浸入液态金属中，使得所述液态金属填充至所述模板的孔隙中形成充液模板；

(3)对所述充液模板进行冷却使液态金属凝固，溶解去除所述模板被溶解去除，得到固态三维金属网状结构；

(4)将所述固态三维金属网状结构浸入含聚合物原料的溶液中，处理使得所述聚合物原料固化形成聚合物、所述固态三维金属网状结构呈液态。

本申请中“液态金属”包括液态纯金属和液态金属合金。

根据本发明的一些实施例，步骤(1)中使用冷压法对所述模板材料颗粒进行成型，采用的压力为20～300MPa，保压时间为2～60min。该方法操作简单，成本低廉，具有制备复杂形状和大尺寸样品的能力。

根据本发明的一些实施例，所述液态金属/聚合物复合材料中聚合物的体积分数为5～95％。

根据本发明的一些实施例，所述液态金属为熔点低于30℃的纯金属或金属合金。