[發(fā)明專利]一種液態(tài)金屬包層線材及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010886286.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114121360A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王磊;李雷;劉靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01B7/17
• 分類號(hào): H01B7/17;H01B13/22;B22D19/14
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 喬鳳杰

本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液態(tài)金屬包層線材及其制備方法，所述液態(tài)金屬包層線材包括線芯和包層，所述包裹所述線芯的部分或全部，所述包層為一層或多層；所述線芯和所述包層的材質(zhì)為不同種類的液態(tài)金屬單質(zhì)。本發(fā)明所述的包層線材，在使用前是固體狀態(tài)，封裝之后，通過(guò)多種加熱方式，最終使金屬混合物合金化，形成液態(tài)金屬，避免了液態(tài)金屬在制作電路過(guò)程中出現(xiàn)的泄露。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液態(tài)金屬包層線材及其制備方法。

背景技術(shù)

液態(tài)金屬合金(如鎵銦合金、鎵銦錫合金)是一種室溫條件下具有流動(dòng)狀態(tài)的金屬合金，其熔點(diǎn)最低可以降到15℃，所以液態(tài)金屬合金在柔性電子器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中液態(tài)金屬合金主要是以液體的狀態(tài)添加到柔性器件，起到導(dǎo)電的作用。但是液態(tài)金屬合金的表面張力很大，甚至超過(guò)水的10倍，而柔性器件中線路的直徑通常非常小，液態(tài)金屬在制作成線路的過(guò)程中易發(fā)生收縮，容易導(dǎo)致短路，因此，液態(tài)金屬合金制備導(dǎo)電通路的過(guò)程存在較大的難度。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬包層線材，包括：

線芯；

包層，包裹所述線芯的部分或全部，所述包層為一層或多層；

所述線芯和所述包層的材質(zhì)為不同種類的液態(tài)金屬單質(zhì)。

為解決液態(tài)金屬合金流動(dòng)過(guò)程中表面張力大，不易均勻分散的問(wèn)題，發(fā)明人想到通過(guò)降溫先使其變?yōu)楣虘B(tài)，鋪設(shè)成線路后再通過(guò)加熱使其變?yōu)橐簯B(tài)。但是液態(tài)金屬合金的熔點(diǎn)一般較低，因此若直接將液態(tài)金屬合金固化，需要在低溫下進(jìn)行鋪設(shè)，這就增加了鋪設(shè)的難度。發(fā)明人進(jìn)一步想到將組成液態(tài)金屬合金的金屬單質(zhì)分別低溫固化后進(jìn)行鋪設(shè)，但是液態(tài)金屬單質(zhì)固化后力學(xué)性能較差，形變的過(guò)程中易發(fā)生斷裂，而鋪設(shè)后需要金屬單質(zhì)在柔性材料中直接進(jìn)行合金化，因此需要將不同的金屬單質(zhì)均勻地混合在一起，這就涉及到絞股或多條線材合并鋪設(shè)的操作，而在這個(gè)過(guò)程中，液態(tài)金屬單質(zhì)的線材易發(fā)生斷裂。針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了上述金屬包層材料結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)計(jì)這種包層結(jié)構(gòu)，不同的金屬單質(zhì)更易均勻地混合，有利于后期的合金化，而且可避免對(duì)固體的液態(tài)金屬進(jìn)行絞股或合并排布等復(fù)雜的安裝方式，可解決固體的液態(tài)金屬力學(xué)性能差的問(wèn)題，方便安裝，大大簡(jiǎn)化了操作步驟。

優(yōu)選的，所述線芯和所述包層的材質(zhì)均為液態(tài)金屬，從線芯向外，液態(tài)金屬的熔點(diǎn)逐漸降低。從線芯向外，液態(tài)金屬的熔點(diǎn)逐漸降低有利于液態(tài)金屬線材的加工成型。

優(yōu)選的，最外層的所述包層中分布有具有光熱功能的微納米顆粒。

優(yōu)選的，所述具有光熱功能的微納米顆粒為鐵納米顆粒或四氧化三鐵納米顆粒。在最外層材料中添加具有光熱功能的微納米顆粒，可通過(guò)光直接對(duì)線材進(jìn)行加熱使其熔化，解決了一些柔性器件不宜進(jìn)行加熱的問(wèn)題。

本發(fā)明還提供本發(fā)明所述液態(tài)金屬包層線材的制備方法，包括如下步驟：

1)調(diào)整溫度，使包層的材料為液態(tài)，線芯的溫度低于所述包層材料的熔點(diǎn)；

2)將所述包層的材料覆于所述線芯的表面。

線芯的溫度低于包層金屬材料，涂覆后液態(tài)的包層材料即可在線芯的表面固化，有利于有效地粘附。

優(yōu)選的，所述包層材料覆蓋于所述線芯表面的具體操作為，將所述線芯浸入液態(tài)的所述包層的材料中，向上提拉，使所述包層材料包裹于所述線芯的表面。液態(tài)金屬的粘度較大，直接均勻包覆于線芯表面的難度較大，采用上述方法，有利于將包層材料均勻地覆蓋于線芯的表面，有利于后期的合金化，保證液態(tài)金屬合金的材質(zhì)均一，保證良好的導(dǎo)電性。

優(yōu)選的，制備多個(gè)包層時(shí)，將至少包覆有一個(gè)包層的線材降溫，使其溫度低于待包覆的液態(tài)金屬的熔點(diǎn)，將其浸入待包覆的液態(tài)金屬中，緩慢向上提拉。

優(yōu)選的，調(diào)整所述線芯的溫度比包層金屬的熔點(diǎn)低20～60℃。