【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性导电材料，具体涉及一种液态金属油墨及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着柔性可拉伸电子技术的发展，其在可穿戴设备、生物医学传感器等领域的应用逐渐增多。柔性印刷电路是将导电材料按照一定形状印刷在柔性基底材料上，形成具有可导电图案的线路，是连接柔性电子元件的关键部分。柔性印刷电路板要求电路板是柔性的且具有良好的可拉伸性能。
2、但目前的柔性可拉伸电子材料仍存在一些问题。其中之一是材料的稳定性和耐久性。由于柔性电子设备需要经受反复的弯曲和拉伸，材料容易发生疲劳和损坏，导致性能下降甚至失效。另外，柔性可拉伸电子材料的导电性和机械性能之间存在着矛盾。一些高导电性材料往往较为脆弱，而具有良好柔韧性的材料导电性却较差。因此，如何在保持材料柔韧性的同时提高其导电性成为一个挑战。
3、镓基液态金属印刷材料由于具有高导电性（4×106s/m）、高导热性（26w/m·k）、低毒性、自愈性和可拉伸性等优点而成为导电油墨领域的热门材料。但镓基液态金属的粘度较低（约为2mpa·s）且表面张力较高（＞624mn/m），使其难以在衬底表面浸润、铺展和粘附，很难用其打印复杂图案，并且打印后的柔性材料在进行拉伸、扭转等操作时容易出现泄露等问题。
4、为了解决镓基液态金属表面张力较高的问题，目前一些技术将液态金属在溶剂中分散为微纳尺度的小球，获得悬浊液状态的油墨来进行后续的图案化操作，从而降低液态金属的表面张力。然而，这种方式可能出现因液态金属颗粒分布不均而造成印刷电路导电率不均，或拉伸后导电图案损坏等问题。
5、因此，目前的液态金属导电油墨材料仍存在很大的改进空间。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种液态金属油墨及其制备方法。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种液态金属油墨，该液态金属油墨包括镓基液态金属和级配的无机颗粒，所述镓基液态金属与所述级配的无机颗粒的质量比为60%~98%：40%~2%，所述级配的无机颗粒包括至少三种纳米级颗粒和至少一种微米级颗粒，所述三种纳米级颗粒分别选自下列粒径范围：15~25纳米、180~220纳米和550~650纳米。
3、根据本专利技术的一个实施例，所述镓基液态金属选自金属镓与下列金属中的至少一种所形成的合金：金属铟、金属锡、金属锌、金属银。
4、根据本专利技术的一个实施例，所述镓基液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金或镓铟锡银合金。
5、根据本专利技术的一个实施例，所述级配的无机颗粒包括按质量比为2：2：1：1：1进行级配的五种粒径的无机颗粒，所述五种粒径的无机颗粒包括四种纳米尺寸的颗粒和一种微米尺寸的颗粒。
6、根据本专利技术的一个实施例，所述四种纳米尺寸的颗粒分别为1~5纳米、15~25纳米、180~220纳米和550~650纳米，所述微米尺寸的颗粒为1~5微米。
7、根据本专利技术的一个实施例，所述四种纳米尺寸的颗粒分别为2纳米、20纳米、200纳米和600纳米，所述微米尺寸的颗粒为2微米。
8、根据本专利技术的一个实施例，所述级配的无机颗粒选自炭黑、氮化铝、氧化镁中的至少一种。
9、根据本专利技术的一个实施例，所述级配的无机颗粒由级配的炭黑组成。
10、根据本专利技术的一个实施例，所述液态金属油墨由镓基液态金属和级配的无机颗粒组成。
11、根据本专利技术的另一方面，提供一种制备如上所述的液态金属油墨的方法，包括下列步骤：
12、按设定的质量比称取无机颗粒材料并混合均匀，配置成级配的无机颗粒；
13、将级配的无机颗粒与预设质量的镓基液态金属置于容器中超声搅拌混合均匀，即可得到所述液态金属油墨。
14、在本专利技术的技术方案中，选择了不同尺寸的无机颗粒材料（从纳米尺度到微米尺度），通过级配的方式以在镓基液态金属内部形成液桥效应，钉扎镓基液态金属，调控液态金属的流动性与黏度，降低液态金属的表面张力，从而得到可用于3d打印、丝网印刷等的液态金属油墨；本专利技术的液态金属油墨无需通过生成大量的氧化镓来降低表面张力，也不需要使用溶剂来分散液态金属，这使得复合材料在降低表面张力的同时还能维持良好的导电性并提高其使用寿命。
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1.一种液态金属油墨，其特征在于，包括镓基液态金属和级配的无机颗粒，所述镓基液态金属与所述级配的无机颗粒的质量比为60%~98%：40%~2%，所述级配的无机颗粒包括至少三种纳米级颗粒和至少一种微米级颗粒，所述三种纳米级颗粒分别选自下列粒径范围：15~25纳米、180~220纳米和550~650纳米。
2.根据权利要求1所述的液态金属油墨，其特征在于，所述镓基液态金属选自金属镓与下列金属中的至少一种所形成的合金：金属铟、金属锡、金属锌、金属银。
3.根据权利要求2所述的液态金属油墨，其特征在于，所述镓基液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金或镓铟锡银合金。
4.根据权利要求1所述的液态金属油墨，其特征在于，所述级配的无机颗粒包括按质量比为2：2：1：1：1进行级配的五种粒径的无机颗粒，所述五种粒径的无机颗粒包括四种纳米尺寸的颗粒和一种微米尺寸的颗粒。
5.根据权利要求4所述的液态金属油墨，其特征在于，所述四种纳米尺寸的颗粒分别为1~5纳米、15~25纳米、180~220纳米和550~650纳米，所述微米尺寸的颗粒为1~5微米。
6.根据权利要求4所述的液态金属油墨，其特征在于，所述四种纳米尺寸的颗粒分别为2纳米、20纳米、200纳米和600纳米，所述微米尺寸的颗粒为2微米。
7.根据权利要求1所述的液态金属油墨，其特征在于，所述级配的无机颗粒选自炭黑、氮化铝、氧化镁中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的液态金属油墨，其特征在于，所述级配的无机颗粒由级配的炭黑组成。
9.根据权利要求1所述的液态金属油墨，其特征在于，所述液态金属油墨由镓基液态金属和级配的无机颗粒组成。
10.一种制备如权利要求1-9中任一项所述的液态金属油墨的方法，其特征在于，包括下列步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种液态金属油墨，其特征在于，包括镓基液态金属和级配的无机颗粒，所述镓基液态金属与所述级配的无机颗粒的质量比为60%~98%：40%~2%，所述级配的无机颗粒包括至少三种纳米级颗粒和至少一种微米级颗粒，所述三种纳米级颗粒分别选自下列粒径范围：15~25纳米、180~220纳米和550~650纳米。
2.根据权利要求1所述的液态金属油墨，其特征在于，所述镓基液态金属选自金属镓与下列金属中的至少一种所形成的合金：金属铟、金属锡、金属锌、金属银。
3.根据权利要求2所述的液态金属油墨，其特征在于，所述镓基液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金或镓铟锡银合金。
4.根据权利要求1所述的液态金属油墨，其特征在于，所述级配的无机颗粒包括按质量比为2：2：1：1：1进行级配的五种粒径的无机颗粒，所述五种粒径的无机颗粒包括四种纳米尺寸的颗粒和一种微米尺寸的颗...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴蝶，朱焱麟，宁榛，李琨，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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