[發明專利]一種液態金屬柔性整流二極管

有效

• 申請號: 201810096513.5
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108365016B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 鄢順才;陳志章;張海洋;盛磊;劉靜
• 申請（專利權）人: 云南靖創液態金屬熱控技術研發有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/43
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;王文紅

本發明提出一種液態金屬柔性整流二極管，包括液態金屬電極、聚電解質凝膠、柔性殼和引線管，所述液態金屬電極、聚電解質凝膠置于所述柔性殼內，所述的液態金屬電極包括陰極和陽極，分別位于柔性殼內兩端、被所述聚電解質凝膠隔開；柔性殼的兩端各連接一根引線管，引線管內填充有液態金屬，分別與陰極的液態金屬和陽極的液態金屬貫通。本發明提出的柔性二極管在便攜式、可穿戴式電子裝置領域，以及人造器官、肌肉、神經組織或皮膚等生物假體裝置領域具有巨大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于電子元器件技術領域，具體涉及一種含有液態金屬的二極管。

背景技術

二極管是最常用的電子元件之一，它最大的特性就是單向導電。整流二極管是二極管中的一類，其原理是利用p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結，在結兩側形成空間電荷層，利用電子和空穴的關系過濾交流電中的反向電流，僅允許正向電流流過二極管，進而將交流電轉變成直流電。

在生物體細胞膜上，存在著一種可以精準控制離子傳輸的離子通道，這種離子通道具有門控開關的功能，可以選擇性的將某些離子傳輸入細胞，但不能將這離子運出細胞，類似于二極管的單向導通。在生物學中，該通道被稱為“內部整流離子通道”，對應的單向傳輸能力被稱為離子整流效應，而產生該效應的最主要原因是離子通道具備的不對稱性質。

液態金屬是一大類常溫下呈液態的金屬的總稱，這類金屬不僅具備一般金屬的性質，如高導電性、高導熱性等，還具備一般流體的特性，如流動性、可變形性等。這些性質使其在某些領域，如柔性機器、可穿戴設備及生物學領域的應用具備獨特優勢。

發明內容

針對現有技術的不足之處，本發明的目的在于：利用液態金屬的導電性、通電氧化/還原性及可變形流體的性質，配合運用聚合物、凝膠等柔性材料，提供一種基于離子整流效應的柔性整流二極管。

本發明的另一目的是提出所述液態金屬柔性整流二極管的應用。

實現本發明上述目的的技術方案為：

一種液態金屬柔性整流二極管，包括液態金屬電極、聚電解質凝膠、柔性殼和引線管，所述液態金屬電極、聚電解質凝膠置于所述柔性殼內，所述的液態金屬電極包括陰極和陽極，分別位于柔性殼內兩端、被所述聚電解質凝膠隔開；柔性殼的兩端各連接一根引線管，引線管內填充有液態金屬，分別與陰極的液態金屬和陽極的液態金屬貫通。

其中，所述液態金屬為低熔點金屬單質或低熔點合金，

所述低熔點金屬單質選自鎵、銦、錫、鋅、鉍、汞、鈉中的一種；

所述低熔點合金選自以鎵、鉍、汞為基體的二元、多元合金，或選自由錫、鋅、鉛、鉻、銅、鋁、鈉、鉀、銫中的一種或多種與鎵基、鉍基、汞基合金配置而成的中低溫多元合金中的一種或多種。

其中，所述的柔性殼、引線管可由重量輕、厚度薄、柔軟可彎曲的高分子材料制成，通常為電子電路常用材料。具體地，所述的柔性殼、引線管由高分子材料制成，所述高分子材料為聚酰亞胺、聚醚醚酮、透明導電滌綸、硅橡膠、硅膠、塑膠中的一種材料或多種的復合材料。柔性殼和引線管通過注塑成型或3D打印制備。

其中，所述聚電解質凝膠包括等體積配置的堿性聚電解質凝膠和酸性聚電解質凝膠，所述堿性聚電解質凝膠與陽極接觸，所述酸性聚電解質凝膠與陰極接觸；

所述堿性聚電解質凝膠由分散在凝膠內的堿性聚電解質構成；所述酸性聚電解質凝膠由分散在凝膠里的酸性聚電解質構成。

采用摻混有聚電解質的凝膠接通兩電極一方面有利實現二極管柔性的特征，另一方面增強聚電解質離子的導電性，再一方面能提升二極管的封裝性。所述凝膠的作用有三方面：沿凝膠聚合物骨架分布的帶電基團提高聚電解質離子的電導率；提升二極管的封裝性；實現二極管整體的柔性。