[發明專利]一種基于液固兩相結構的液態金屬導電填料的制備方法

有效

• 申請號: 201810177761.2
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108389645B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 劉嵐;巫運輝;鄭榮敏;劉書奇;王萍萍;劉海州
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01B1/22
• 分類號: H01B1/22;H01B1/24;C23C14/24;C23C14/16;C23C14/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本發明公開了一種基于液固兩相結構的液態金屬導電填料的制備方法。該制備方法包括如下步驟：將有機改性處理過的固態導電填料與液態金屬通過在溶劑中分散攪拌或球磨進行反應，反應結束后去除溶劑，得到基于液固兩相結構的液態金屬導電填料；或者將所述液態金屬直接通過真空蒸鍍包覆在固態導電填料的表面，得到基于液固兩相結構的液態金屬導電填料。本發明制備方法工藝簡單，能耗低，制備得到的導電填料是具有液態金屬結構的液固兩相導電填料，具有形變?導電穩定特性，在制備高性能、高穩定柔性導電功能彈性體領域具有重要的應用前景。

技術領域

本發明涉及功能導電材料領域，具體涉及一種基于液固兩相結構的液態金屬導電填料的制備方法。

背景技術

具有液固兩相結構的導電填料在彈性導電功能材料領域具有重要的應用前景，尤其是在高形變導電復合材料、柔性導熱材料、可拉伸導體等。傳統的彈性導電功能材料主要是由剛性填料和柔性聚合物基體共混制備而成，這類導體的缺點在于導電填料的楊氏模量(10⁹-10¹²Pa)高于基體楊氏模量約5-6數量級，導致剛性導電填料不能隨基體形變而變化，進而引起導電填料與基體的界面滑移、脫落、裂紋、裂縫，造成導電網絡的不可逆破壞。因此，設計及制備具備導電網絡的重構及其穩定特性的高柔性、高拉伸、低驅動電壓的導體具有重要應用前景。而液態金屬由常溫下流動態的鎵銦錫合金構成，其楊氏模量比柔性基體低10⁵-10⁶Pa，其特性賦予其在構建動態導電網絡具有重要的應用價值。

綜上所述，本發明基于目前普遍采用的導電功能彈性體是通過采用剛性導電填料復合柔性基體制備而成，其在各種各樣的應用場合下受力發生形變的同時不可避免地產生界面滑移、脫落、裂紋、裂縫造成導電網絡的結構破壞。提出制備具有液固兩相共存結構的液態金屬導電填料，構建動態的可逆穩定的導電網絡。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種基于液固兩相結構的液態金屬導電填料的制備方法。該制備方法工藝簡單，能耗低，制備得到的導電填料是具有液態金屬結構的剛性導電填料，具有形變-導電穩定特性。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

一種基于液固兩相結構的液態金屬導電填料的制備方法，包括如下步驟：

將有機改性處理過的固態導電填料與液態金屬通過在溶劑中分散攪拌或球磨進行反應，反應結束后去除溶劑，得到基于液固兩相結構的液態金屬導電填料。

進一步地，所述液態金屬是常溫下呈液態的金屬，包括鎵、銦和錫中的一種或兩種以上的合金。

進一步地，所述溶劑包括水、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮和甲苯的一種。

進一步地，所述固態導電填料包括導電粉末、銀納米線、碳纖維、碳納米管或石墨烯。

更進一步地，所述導電粉末包括導電金屬粉末或導電炭黑。

進一步地，所述有機改性處理包括含巰基的偶聯劑處理或焦磷酸鹽鈦酸酯偶聯劑處理。

更進一步地，所述含巰基的偶聯劑包括γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三乙氧基硅烷、巰丙基三甲氧基硅烷、巰基十一烷酸或巰基十六烷酸。

進一步地，所述液態金屬與有機改性處理過的固態導電填料的質量比為1∶10～20∶1。

進一步地，所述分散攪拌是在25～120℃攪拌1～24小時，攪拌速率為100～500rpm。

進一步地，所述球磨是在50～120℃球磨1～5小時，球磨轉速為200～600rpm。

進一步地，將所述液態金屬直接通過真空蒸鍍包覆在固態導電填料的表面，得到基于液固兩相結構的液態金屬導電填料。