[发明专利]一种液态金属基柔性导线的柔性导电连接件及其制备方法

说明书

本发明提供一种液态金属基柔性导线的柔性导电连接件及其制备方法。柔性导电连接件包括柔性高分子材料与若干条丝状导电材料，柔性高分子材料包覆在丝状导电材料外围；沿着丝状导电材料的长度方向，丝状导电材料的一端设置液态金属层；柔性导电连接件与柔性导线连接时，柔性导电连接件中设置液态金属层的一端伸入柔性导线中，液态金属层与柔性导线中的液态金属相接触，形成导电连接。通过该连接件能够与柔性导线实现良好的导电连接，并且该连接件具有良好的柔性与稳定性，与该柔性导线构成全柔性结构，在柔性电子技术具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及柔性电子技术领域，尤其涉及一种液态金属基柔性导线的柔性导电连接件及其制备方法。

背景技术

随着柔性电子学及可穿戴设备的发展，柔性导线因其可拉伸性和舒适性而越来越受到人们的关注，在人机交互、人体健康/运动监测、智能服装等领域具有广泛的应用前景。

目前，柔性导线主要有三种：(1)直接利用导电纱线、导电纤维等编织而成的柔性导线，其电导率比较低，不耐揉洗；(2)用传统铜丝线缠绕成弹簧线等形式的柔性导线，其结构不够紧凑，触感较差；(3)利用液态金属、离子液体等填充在柔性管形成的柔性导线，其导电性、柔性均较好，但是这种柔性导线裁剪时容易导致液态物质渗漏，因此这种柔性导线不可任意裁剪；(4)利用导电银浆、导电凝胶、导电填料等与高分子复合的导电高分子作为柔性导线，其不耐弯折、拉伸稳定性差或电导率差。

相比而言，第(3)种柔性导线的导电性与柔弹性较好，具有良好的应用前景。目前这种柔性导线与外部导电单元连接时的连接方法主要有两种：

(1)直接用棒状或柱状金属电极与液态金属连接，外层用灌封胶等连接固定；该方法引入了刚性电极，从而破坏了液态金属导线的柔性，导致存在使用不舒服感；

(2)利用导电胶进行填充、密封、连接；但是，导电胶的导电性较差，无法满足对导电性要求高的使用环境。

因此，如何将柔性导线与外部进行导电连接，使连接部分兼顾良好的导电性、柔软与稳定性对实现全柔导电体具有重要意义。

发明内容

本发明针对基于液态金属的柔性导线，提供一种连接件，通过该连接件能够与柔性导线实现良好的导电连接，并且该连接件具有良好的柔性与稳定性，与该柔性导线构成全柔性结构。

本发明提供的技术方案为：一种液态金属基柔性导线的柔性导电连接件，所述液态金属基柔性导线包括第一液态金属与弹性体，在拉伸条件下具有导电性；其特征是：所述柔性导电连接件包括柔性高分子材料与若干条丝状导电材料，柔性高分子材料包覆在丝状导电材料外围；沿着丝状导电材料的长度方向，丝状导电材料的一端设置第二液态金属层，并且第二液态金属层与丝状导电材料端部导电连接；丝状导电材料的另一端与外部导电元件形成导电连接；

柔性导电连接件与柔性导线连接时，柔性导电连接件中设置第二液态金属层的一端伸入柔性导线中，第二液态金属层与柔性导线中的第一液态金属相接触，形成导电连接。

作为一种实现方式，所述弹性体呈管状结构，第一液态金属位于该管状结构中。第一液态金属和弹性体形成该结构的方法不限，包括注射、填充、共混、共挤出、同步注塑、3D打印等方式中一种或多种。

所述弹性体包括但不限于硅胶、聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚亚酰胺(PI)、聚酯类(PET、PBT等)、聚乳酸(PLA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯醇(PVA)、SEBS、POE、Ecoflex等中的一种或多种。

柔性导电连接件与液态金属基柔性导线的连接方式不限，包括在相接触部位进行粘结、缝合、铆接、插拔、卡扣等方式等，或者通过柔性固定层将二者固定连接在一起。

所述柔性固定层由具有粘结作用的材料构成，包括但不限于胶水、硅胶、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂、聚乳酸等材料中的一种或多种。