[发明专利]一种液态金属复合材料及其制备方法与应用

说明书

本申请公开了一种液态金属复合材料及其制备方法与应用。所述液态金属复合材料具有核壳结构；所述核包括至少一种液态金属；所述壳为表面活性物质。所述液态金属复合材料具有被均匀包覆的纳米级颗粒结构，能够作为独立的导热填料广泛添加在各类高分子基体中，导热效率高、普适性好。

技术领域

本申请涉及一种液态金属复合材料及其制备方法与应用，属于导热材料技术领域。

背景技术

热界面材料以填充空气间隙的方式连接热源与热沉，保证电子设备在工作时产生的热量能够有效地从热源转移于热沉上以达到散热效果，在电子工业中扮演着重要的角色。现役的热界面材料多为高分子基体填充以高导热填料颗粒，如氮化铝，氮化硼，氧化铝等。

为了提升热界面材料热导率，往往采用提升导热填料添加量的方式，然而，这些填料颗粒为刚性结构，不具备形变能力，为了保证热界面材料的可压缩性，填料含量存在阈值，致使热界面材料的传热性能难以满足随之提升的功率密度带来的散热需求。

液态金属由于其高热导率，低热阻，低粘性，无毒性，及液态特性赋予的形变能力有望应用于热界面材料，然而，液态金属由于其表面张力与金属界面润湿性差，无法作为热界面材料直接使用，而且液态金属中的常用组分镓在常温下易于氧气发生反应形成氧化镓，影响了液态金属作为热界面材料的使用寿命。

目前将液态金属运用于导热材料的方法。一是将其分散在高分子基体中，然而由于液态金属表面张力大，易发生团聚，无法均匀分散在高分子基体中，极大的降低了复合材料的热导率和产品稳定性。此外液态金属与高分子的界面润湿性差，影响了其提升基体热导率的能力，另一种方法是将金属固化后通过混料的方式添加在高分子基体中，由于考虑到液态金属在相变后体积发生变化，这种方法制备的液态金属复合材料亦无法实现高填料含量添加。此外，由于液态金属易氧化的特性，使用液态金属作为导热填料的方法多为在制备过程中就将其与高分子基体复合，无法作为导热填料直接使用，极大地限制了液态金属作为导热填料的应用范围。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种液态金属复合材料，所述液态金属复合材料具有被均匀包覆的纳米级颗粒结构，能够作为独立的导热填料广泛添加在各类高分子基体中，导热效率高、普适性好。

一种液态金属复合材料，所述液态金属复合材料具有核壳结构；

所述核包括至少一种液态金属；

所述壳为表面活性物质。

可选地，所述液态金属来自金属和/或金属合金；

所述金属或金属合金的熔点为0～60℃；

可选地，所述金属合金包括镓铟合金、镓铟锡合金中的至少一种。

可选地，所述液态金属包括镓、铟、锡中的至少一种。

可选地，所述表面活性物质包括亲水亲油平衡值为3～16的有机物中的至少一种；优选地，所述表面活性物质包括多巴胺、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠中的至少一种。

可选地，所述液态金属复合材料的核壳质量比为100：0.1～10。

可选地，所述液态金属复合材料的粒径为10nm～20μm；

所述壳的厚度为1nm～50nm。

可选地，所述液态金属复合材料的粒径上限为50nm、100nm、200nm、250nm、500nm、1μm、5μm、20μm；下限为1nm、50nm、100nm、200nm、250nm、500nm、1μm、5μm。

可选地，所述壳的厚度上限为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、40nm、50nm；下限为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、40nm。