[發明專利]液態金屬泡沫復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011221306.1
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112449567B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 胡友根;許亞東;田錠坤;林志強;趙濤;孫蓉
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;H01B1/22;H01B13/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明涉及一種液態金屬泡沫復合材料及其制備方法和應用，具體公開了一種液態金屬電磁屏蔽泡沫復合材料的制備方法，其包括以下步驟：1)將液態金屬和可膨脹微球混合均勻獲得復合體系；2)將復合體系置于模具中，加蓋封閉，加熱至可膨脹微球的膨脹溫度以上，反應至可膨脹微球膨脹，且表面的熱塑性聚合物已熱熔燒結成型；然后進行冷卻脫模，獲得液態金屬電磁屏蔽泡沫復合材料。本發明還公開由上述方法制備得到的復合材料。本發明所制備的泡沫復合材料具有低密度、高導電、高電磁屏蔽效能等優勢，同時制備過程簡單，易操作，易于工業化規模生產。

技術領域

本發明涉及功能復合材料領域，具體涉及一種液態金屬泡沫復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著現代電子工業的高速發展，電子電器和無線電通訊得以普遍使用，電磁輻射己成為繼噪聲污染、大氣污染、水污染、固體廢物污染之后的又一大公害。電磁波不僅干擾著各種電子設備的正常運行，威脅通信設備的信息安全，而且對人類的身體健康會產生極大危害。目前消除電磁波危害的主要方法是采用電磁屏蔽材料對其進行屏蔽。因此，探索高效的電磁屏蔽材料已經成為迫切需要解決的問題。根據應用場景，應用于電子設備連接處的電磁屏蔽密封材料往往是一類電磁屏蔽泡沫復合材料，需要能夠實現低密度，高壓縮，高導電等目標。

目前，制備電磁屏蔽泡沫復合材料主要是將導電填料添加到聚合物基體中，通過物理發泡，化學發泡，取向冷凍干燥，模板等方法來實現材料的泡沫化。然而，這些方法往往存在填料含量高，副產物污染環境，生產工藝復雜等問題。因此，實現電磁屏蔽泡沫復合材料在密度調控性，力學性能調控，電磁屏蔽高效化，生產操作性等方面的綜合提升具有重要意義。

液態金屬(LM)以其優異的導電率、導熱率、生物安全性以及非凡的流動性，逐漸成為許多前沿科學和技術領域中備受重視的熱點材料。但是也是由于其具有流動性，影響了其做為導電材料或電磁屏蔽方面的應用。在液態金屬領域，有研究將其作為涂層進行應用，但是涂層存在穩固性差的問題，有人為了解決穩固性差的問題，而將其設計到夾層中，這種設計雖然解決了穩固性問題，但是由于夾層的設計導致損失了導電和電磁屏蔽性能。還有的方案將其分散成微粒，并分散于有機基質中，但是由于其分散性也導致失去了導電和電磁屏蔽性能，而且密度比較高，無法實現輕質的效果。此外，還有設計在液態金屬中加入了一定固體顆粒，以期增加液態金屬的可塑性，但是這種方法得到的產品雖然增加了一定的成形性，但是無法實現具有一定力學強度，在按壓過程中會存在變形的問題，且也無法實現輕質的效果。因此，雖然現有技術中以液態金屬為基礎成分或擴展載體，結合各類協同物質如納米材料、聚合物、功能物以及相應的物理化學合成工具，旨在實現所預期的性能優異的終端材料。然而，目前液態金屬聚合物復合材料存在加工方法單一，密度調控性差，加工過程對本體性能影響較大等問題。

發明內容

本發明旨在快速制備一種液態金屬復合材料，并發展一種液態金屬加工方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種液態金屬電磁屏蔽泡沫復合材料，包括以可膨脹微球和液態金屬(鎵銦錫合金)復合而成的復合體系，通過熱膨脹實現導電網絡搭建和材料成型。具體包括以下步驟：

1)將一定比例的液態金屬和可膨脹微球進行機械共混，獲得液態金屬包覆可膨脹微球的復合體系。

2)將所得復合體系加入到模具中，加蓋封閉，加熱至所選可膨脹微球膨脹溫度以上，熱膨脹，冷卻，脫模，獲得可膨脹微球/液態金屬電磁屏蔽泡沫復合材料。

本發明一個方面提供了一種液態金屬電磁屏蔽泡沫復合材料，其由以下方法制成：

1)將液態金屬和可膨脹微球混合均勻獲得復合體系；

2)將復合體系置于模具中，加熱至可膨脹微球的膨脹溫度以上，反應至可膨脹微球膨脹，且表面的熱塑性聚合物已熱熔燒結成型；然后進行冷卻脫模，獲得液態金屬電磁屏蔽泡沫復合材料。

本發明另一方面提供了一種液態金屬電磁屏蔽泡沫復合材料的制備方法，其包括以下步驟：