[发明专利]一种液态金属基复合材料、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种液态金属基复合材料、其制备方法及应用。所述液态金属基复合材料的制备方法包括：将高压静电喷涂液态金属微纳米颗粒和高压静电纺丝高分子弹性体材料同时进行，得到液态金属基复合材料。本发明将静电纺丝与静电喷涂液态金属微纳米颗粒同时进行，制得了拉伸率高、厚度较薄、贴附性好的液态金属基复合材料，其中拉伸率高达900％左右，厚度为35μm左右，可以很容易的贴附人体皮肤表面，且激活后，在高拉伸条件下，仍具有较高的导电性，稳定性高。

技术领域

本发明涉及复合导电材料技术领域，具体而言，涉及一种液态金属基复合材料、其制备方法及应用。

背景技术

液态金属在柔性电子领域已得到广泛应用，但液态金属复合导电材料仍存在诸多问题。导电材料是由导电体和弹性体构成，液态金属占比达到一定阈值才能使得复合材料导电，这种阈值下液态金属在复合材料中的体积比很高，这就导致了弹性体占比降低，导电复合材料的力学性能变差，如拉伸断裂应变，疲劳等力学性能。现有技术中一般通过给导电材料增加支撑材料来提升其力学性能，但材料的厚度增加，不利于其在人体表皮的贴附和应用。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中液态金属复合导电材料存在拉伸率低，厚度大，贴附性差的缺点，给人体表皮电信号检测带来很大的困难。

为解决上述问题，本发明提供一种液态金属基复合材料的制备方法，包括：将高压静电喷涂液态金属微纳米颗粒和高压静电纺丝高分子弹性体材料同时进行，得到液态金属基复合材料。

较佳的，所述将高压静电喷涂液态金属微纳米颗粒和高压静电纺丝高分子弹性体材料同时进行包括：

S1，将液态金属在冰浴下进行超声处理，静置后取沉底液作为静电喷涂溶液，所述沉底液中包含所述液态金属微纳米颗粒，并将所述高分子弹性体材料与第二溶剂混合，得到高分子弹性体溶液作为静电纺丝溶液；

S2，在静电喷涂溶液端和静电纺丝溶液端同时施加正电压，在接收滚筒旋端施加负电压，同时进行静电喷涂与静电纺丝。

较佳的，所述静电喷涂溶液端的电压为10kV-12kV，所述静电纺丝溶液端的电压为8.5kV-12kV，所述接收滚筒端的负电压为2kV。

较佳的，所述高压静电喷涂液态金属基微纳米颗粒的速率为0.02-0.08ml/min。

较佳的，S1中，将所述液态金属与第一溶剂混合后再进行所述超声处理，其中所述第一溶剂为醇类溶剂。

较佳的，所述超声处理的时间为5-8min，所述超声处理的超声波频率范围为20-25KHz，所述超声处理的超声波功率为50-55％，所述超声处理的超声波振幅为30-50％，所述超声处理后静置时间为10-15min。

较佳的，所述高分子弹性体溶液中所述高分子弹性体材料的质量浓度为4％-15％。

较佳的，所述高分子弹性体材料包括聚酯和聚酰胺中的一种，所述第二溶剂包括含氟溶剂、四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种。

本发明将静电纺丝与静电喷涂液态金属微纳米颗粒同时进行，制得了拉伸率高、厚度较薄、贴附性好的液态金属基复合材料，其中拉伸率高达900％左右，厚度为35μm左右，可以很容易的贴附人体皮肤表面，且激活后，在高拉伸条件下，仍具有较高的导电性，稳定性高。

本发明还提供一种液态金属基复合材料，采用如上所述的液态金属基复合材料的制备方法制得，所述液态金属基复合材料为液态金属微纳米颗粒填充的纤维网格结构。

本申请提供的液态金属基复合材料相比现有技术具有的有益效果与液态金属基复合材料的制备方法相比现有技术具有的有益效果相同，在此不再赘述。