[發(fā)明專利]一種具有各向異性液態(tài)金屬復(fù)合材料的制備及回收方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110725685.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN113214621B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁書婷;曲西;益西
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶文理學(xué)院
• 主分類號(hào): C08L67/04
• 分類號(hào): C08L67/04;C08K3/08
• 代理公司: 重慶晶智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

一種液態(tài)金屬復(fù)合材料的制備方法，是在液態(tài)金屬（LM）與聚已內(nèi)酯（PCL）混合，邊攪拌邊升溫至170~180℃，形成流動(dòng)態(tài)復(fù)合物，然后在常溫冷卻固化。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易得，制備的液態(tài)金屬復(fù)合材料（LM?PCL）具有優(yōu)異的可拉伸性和可塑性；呈現(xiàn)出一面導(dǎo)電、一面絕緣的優(yōu)異的各相異性，且導(dǎo)電面的導(dǎo)電率高；具有可降解回收性，回收方法簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明液態(tài)金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液態(tài)金屬復(fù)合材料的制備和回收方法。

背景技術(shù)

液態(tài)金屬具有低熔點(diǎn)、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱、低粘度、流動(dòng)性等優(yōu)異性質(zhì)，宏觀上具有良好的導(dǎo)熱和流動(dòng)性。因此，既能夠隨意流動(dòng)，又能夠保持良好導(dǎo)電性能。同時(shí)，液態(tài)金屬也是微流體的最佳材料。鎵基液態(tài)金屬因具有低毒性、生物相容性使其對(duì)于人體而言無毒無害，可將其運(yùn)用到生物材料領(lǐng)域，同時(shí)可作為藥物運(yùn)輸載體。通過相變，液態(tài)金屬可實(shí)現(xiàn)固態(tài)、液態(tài)之間可逆性，從而對(duì)復(fù)合材料剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于液態(tài)金屬中原子和固態(tài)時(shí)一樣，均不能自由運(yùn)動(dòng)，圍繞著平衡結(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行振動(dòng)，液態(tài)金屬振動(dòng)能量和頻率比固態(tài)原子高幾百萬倍。

液態(tài)金屬復(fù)合材料憑借著可拉伸性、柔韌性、抗沖擊性、高效性、低成本等制造優(yōu)勢(shì)，具有良好應(yīng)用前景。將液態(tài)金屬作為改性填料，滲入柔性高分子聚合物中，液態(tài)金屬能隨著基體形變而重新定向。可拉伸復(fù)合材料在可穿戴可植入領(lǐng)域、自愈材料、電磁屏蔽材料等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。高分子聚合物具有柔性、輕質(zhì)等特點(diǎn)，聚已內(nèi)酯(PCL/(C₆H₁₀O₂)_n)，具有較好的生物相容性和生物降解性，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被應(yīng)用于手術(shù)縫合線、釋放藥物的載體、腫瘤治療載體等。使用液態(tài)金屬和高分子聚合物復(fù)合而成的材料，具有非常高的設(shè)計(jì)靈活性。目前液態(tài)金屬與大多數(shù)其他高分子聚合物合成復(fù)合材料，因聚合物的性質(zhì)使該復(fù)合材料無法降解回收，也不具有各向異性的特性，在醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用受限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種液態(tài)金屬復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明另一目的是提供上述方法制備的液態(tài)金屬復(fù)合材料的回收方法。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種液態(tài)金屬復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：是在液態(tài)金屬（LM）與聚已內(nèi)酯（PCL）混合，邊攪拌邊升溫至170~180℃，形成流動(dòng)態(tài)復(fù)合物，然后置于PET薄膜表面，常溫冷卻固化。

進(jìn)一步，所述混合是將液態(tài)金屬（LM）先加熱至80~90℃，再邊攪拌邊逐顆加入聚己內(nèi)酯（PCL）。

進(jìn)一步，上述攪拌是采用玻璃棒進(jìn)行攪拌，攪拌速率為50~60rpm，升溫結(jié)束后，將玻璃棒末端置于LM和PCL形成的混合物中靠近混合物表面1/3處，續(xù)攪拌30~60min。

在制備過程中，我們發(fā)現(xiàn)，PCL的用量過大，制備出來的復(fù)合材料會(huì)喪失導(dǎo)電性能，但是極少的PCL與液態(tài)金屬（LM）很難完全滲入其內(nèi)部，且由于PCL本身具有很大的粘性，容易附著在攪拌器上，液態(tài)金屬在其內(nèi)部很難分布均勻。

本發(fā)明中通過先將LM加熱至略高于PCL的熔點(diǎn)，緩慢加入PCL，并緩慢攪拌，然后緩慢升溫至較高溫度，在該過程中，隨溫度的緩慢變化，以及液態(tài)金屬的參與，協(xié)同調(diào)控了PCL的粘度，通過玻璃材質(zhì)的攪拌棒攪拌將EGaIn完全滲入PCL中，并保證其具有優(yōu)異的硬度和韌性。根據(jù)PCL和LM的較大密度差，在高溫下調(diào)節(jié)玻璃攪拌棒在混合物中的攪拌位置，在緩慢的攪拌速率下促進(jìn)液態(tài)金屬在PCL中形成大部分LM下沉，并由下到上成分含量逐漸減少，而PCL上移，由上至下逐漸減少的結(jié)構(gòu)，形成正面（上端）絕緣、背面（下端）導(dǎo)電的各向異性，且由于LM主要聚集在材料的背面，使其導(dǎo)電端較均勻分散在復(fù)合材料中的結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)異的導(dǎo)電性能。

進(jìn)一步，所述液態(tài)金屬優(yōu)選鎵銦合金（EGaIn）。

進(jìn)一步，上述鎵銦合金和聚己內(nèi)酯的質(zhì)量比為7~9:1。