一种液态金属泡沫、液态金属泡沫复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种液态金属泡沫、液态金属泡沫复合材料及其制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将液态金属进行第一次搅拌；(2)将步骤(1)中得到的液态金属与水混合，进行第二次搅拌，得到液态金属

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属泡沫、液态金属泡沫复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属泡沫材料的制备领域，具体涉及一种液态金属泡沫、液态金属泡沫复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属泡沫是指含有泡沫气孔的特种金属材料。如果金属泡沫中不含有发泡剂或者其他功能性的颗粒，通常被称为纯金属泡沫。如果根据需求在泡沫中添加功能性材料，所获得的复合材料通常被称之为金属泡沫复合材料。如在非磁性金属泡沫中添加铁粉使泡沫获得磁性。
[0003]金属泡沫或者金属泡沫复合材料可以通过发泡剂分解、加入有机金属中空骨架或模板降解法等方法制备。但是，这些制备方法均要求引入添加剂作为气泡源或骨架。
[0004]液态金属具有独特地金属键结构类型(包括金属键和共价键)，导致液态金属容易腐蚀发泡剂从而形成金属间化合物，这将影响液态金属泡沫的性能。此外，未反应的添加剂、反应的残留物和骨架可能残留在金属泡沫内，影响液态金属泡沫的性能。例如，以玻璃气泡为骨架的液态金属的电阻率较高(2.08Ωmm)。当金属泡沫的密度降低到0.8g cm
‑3时，对于通过常规方法制备的那些金属泡沫而言，非液态金属相的残留物几乎是不可避免的。迄今为止，少有制备纯液态金属泡沫或者液态金属泡沫复合材料的途径，也没有用不同的添加剂主观修饰的液态金属复合材料的方法。

技术实现思路

[0005]为了改善现有技术的不足，本专利技术提供一种液态金属泡沫、液态金属泡沫复合材料及其制备方法和用途。
[0006]本专利技术中，所述的液态金属泡沫是指制备过程中无需使用模板或其他材料(如发泡剂、模板剂、有机中空骨架材料等)的完全由液态金属制备得到的液态金属泡沫，故本专利技术的液态金属泡沫也可以定义为纯液态金属泡沫；
[0007]本专利技术中，所述的液态金属泡沫复合材料是指上述液态金属泡沫中添加功能性材料后获得的液态金属泡沫复合材料，其中的功能性材料不包括发泡剂、模板剂、有机中空骨架材料等。
[0008]本专利技术的液态金属泡沫、液态金属泡沫复合材料的制备过程中无需使用模板或其他材料(如发泡剂、模板剂、有机中空骨架材料等)，其制备过程、设备和操作简单。本专利技术是通过自发泡制造纯液态金属泡沫或者液态金属泡沫复合材料，具体地，是通过液态金属氧化物和水反应产生的氢气使液态金属内部产生多孔结构。纯液态金属泡沫、液态金属泡沫复合材料在自然状态下显示与液态金属相同的元素组成，仅由金属及其氧化物组成。
[0009]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0010]一种液态金属泡沫(纯液态金属泡沫)的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0011](1)将液态金属进行第一次搅拌；
[0012](2)将步骤(1)中得到的液态金属与水混合，进行第二次搅拌，得到液态金属
‑
水的混合物；
[0013](3)将步骤(2)的液态金属
‑
水的混合物进行加热，制备得到所述液态金属泡沫。
[0014]一种液态金属泡沫复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0015](1
’
)将液态金属和功能性材料混合，进行第一次搅拌，得到液态金属与功能性材料的混合物；
[0016](2
’
)将步骤(1
’
)中得到的液态金属与功能性材料的混合物与水混合，进行第二次搅拌，得到液态金属
‑
功能性材料
‑
水的混合物；
[0017](3
’
)将步骤(2
’
)的液态金属
‑
功能性材料
‑
水的混合物进行加热，制备得到所述液态金属泡沫复合材料。
[0018]根据本专利技术的实施方式，所述方法可以在玻璃、钢制或聚四氟乙烯等材质的容器中进行，例如为聚四氟乙烯材质的容器中进行。
[0019]根据本专利技术的实施方式，步骤(1)和步骤(1
’
)中，所述液态金属选自镓、镓铟、镓铟锡或者其他镓基合金中的至少一种。其中，所述镓铟中的镓元素和铟元素的摩尔比没有特别的限定，可以形成镓铟合金即可，其中，所述镓铟锡中的镓元素、锡元素和铟元素的摩尔比没有特别的限定，可以形成镓铟锡合金即可，其中，所述其他镓基合金包括镓铟锡锌合金(如Ga
61
In
25
Sn
13
Zn1)、镓锡合金(如Ga
86.5
Sn
13.5
)或镓铟锌合金(如Ga
72
In
12
Zn
16
)中的至少一种。
[0020]根据本专利技术的实施方式，步骤(1)和步骤(1
’
)中，所述第一次搅拌可以是手动搅拌或机械搅拌(如采用机械搅拌器进行搅拌，且所述机械搅拌器的搅拌杆可以为钢制或聚四氟乙烯，优选为聚四氟乙烯)。所述第一次搅拌的时间例如为5～180分钟，例如20～50分钟，所述第一次搅拌的转速例如为100～800转/分钟，例如200～600转/分钟；示例性地，所述第一次搅拌的转速控制在500转/分钟，时间为20分钟；或者，所述第一次搅拌的转速控制在400转/分钟，时间为40分钟；还或者，所述第一次搅拌的转速控制在300转/分钟，时间为50分钟。
[0021]根据本专利技术的实施方式，步骤(1)中，所述第一次搅拌可以使液态金属部分氧化，增加液态金属的粘稠度，在搅拌过程中，液态金属能够从牛顿流体状态变为类似膏状的非牛顿流体状态，所述第一次搅拌优选搅拌至液态金属呈粘稠膏状。
[0022]根据本专利技术的实施方式，步骤(1
’
)中，所述第一次搅拌可以使液态金属部分氧化，增加液态金属的粘稠度，同时使功能性材料与液态金属充分混合，在搅拌过程中，液态金属能够从牛顿流体状态变为类似膏状的非牛顿流体状态，所述第一次搅拌优选搅拌至液态金属和功能性材料的混合物呈粘稠膏状。
[0023]根据本专利技术的实施方式，步骤(1
’
)中，所述功能性材料可以为金属或者非金属中的至少一种；所述加入体系的功能性材料为固体，例如为固体粉末、或颗粒等。示例性地，所述金属选自铁粉、镍粉或铜粉中的至少一种；所述非金属选自硅粉。
[0024]根据本专利技术的实施方式，步骤(1
’
)中，对于所述液态金属与功能性材料的质量比没有特别的定义，例如可以根据不同颗粒种类进行改变。例如，所述液态金属与功能性材料的质量比为1:0～2，例如为1:0～1.5，如1:0～1，还如1:0～0.5；优选地，所述液态金属与铁粉的质量比为1:0～0.5；示例性地，取90g液态金属和15g铁粉进行第一次搅拌。
[0025]根据本专利技术的实施方式，步骤(2)和步骤(2
’
)中，所述液态金属与水的质量比为1:10～1:20，例如为1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19或1:20。示例性地，取90g液态金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态金属泡沫的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将液态金属进行第一次搅拌；(2)将步骤(1)中得到的液态金属与水混合，进行第二次搅拌，得到液态金属
‑
水的混合物；(3)将步骤(2)的液态金属
‑
水的混合物进行加热，制备得到所述液态金属泡沫。2.一种液态金属泡沫复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1
’
)将液态金属和功能性材料混合，进行第一次搅拌，得到液态金属与功能性材料的混合物；(2
’
)将步骤(1
’
)中得到的液态金属与功能性材料的混合物与水混合，进行第二次搅拌，得到液态金属
‑
功能性材料
‑
水的混合物；(3
’
)将步骤(2
’
)的液态金属
‑
功能性材料
‑
水的混合物进行加热，制备得到所述液态金属泡沫复合材料。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)和步骤(1
’
)中，所述液态金属选自镓、镓铟、镓铟锡或者其他镓基合金中的至少一种，所述其他镓基合金包括镓铟锡锌合金、镓锡合金或镓铟锌合金中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其中，步骤(1)和步骤(1
’
)中，所述第一次搅拌的时间为5～180分钟，所述第一次搅拌的转速例如为100～800转/分钟。优选地，步骤(1
’
)中，所述功能性材料为金属或者非金属中的至少一种；优选的，所述功能性材料为固体，例如为固体粉末、或颗粒等；示例性地，所述金属选自铁粉、镍粉或铜粉中的至少一种；所述非金属选自硅粉。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其中，步骤(2)和步骤(2
’
)中，所述液态金属与水的质量比为1:10～1:20。优选地，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明宽，刘丽，饶伟，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：