[发明专利]一种水溶性荧光液态金属材料及其制备方法

说明书

本发明提出一种水溶性荧光液态金属材料，以液态金属作为基底材料，包覆荧光染料，表面修饰高分子聚合物材料以增加材料的亲水性，材料中液态金属的质量分数为0.1～5％；所述水溶性荧光液态金属材料在水中的溶解度≥10g/L。本发明还提出所述水溶性荧光液态金属材料的制备方法。本发明提出的水溶性液态金属材料，相比之前宏观尺度的非水溶性液态金属材料，功能和性质进一步得以拓展，大大降低了液态金属材料的生物相容性及与不同基底材料特别是纸质材料的浸润性，同时也保持着液态金属材料的原有属性。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种水溶性的液态金属及其制备。

背景技术

近年来，液态金属作为一种新兴材料进入了人们的视野。液态金属通常指的是在室温下为液态的金属，它既具有良好的流动性，又有金属卓越的导电性、导热性。然而能够在室温或接近室温的条件下保持液态的金属并不多，主要有汞、镓及其合金、碱金属合金、铷、铯、钫等，在这些金属中，铷、铯、钫为放射性金属，碱金属合金化学性质非常活泼，保存、使用时对环境要求极为严格，很难被人们在日常生活中所利用。汞是最常见的液态金属，在制药、电子器件制造、温度计及光学仪器制造等方面有广泛的应用，但是汞的蒸汽压低，在室温下很容易挥发，且挥发产生的汞蒸汽有剧毒，使用不当很容易对人体产生危害。而镓及其合金因其安全低毒、性质稳定的优点在这几类液态金属中脱颖而出，成为应用的热点。

随着一系列重大突破和进展的取得，围绕室温液态金属的基础及应用技术研究渐成国际热门的重大科技前沿，正为若干高新能源、电子信息、先进制造、柔性电路、国防军事安全，以及生物医疗健康技术的发展带来颠覆性变革。然而，人们对镓及其合金材料属性的期望经实际应用的磨合提出更高的要求：在电子电路领域，人们期望液态金属对纸质基底材料有良好的浸润性，特别是所见即所得的电子书写笔(申请号：201520783639.1)可以实现在纸质材料上的直写模式，为重塑个性化电子提供变革性途径；在生物医疗健康领域，人们期待生物相容度更高的水溶性液态金属材料可以实现经由血液循环系统的定向输运并且能够随时示踪；在增材制造领域，水溶性液态金属材料更易于实现与已有亲水性荧光颜料匹配使用，从而实现液态金属彩色荧光印刷。这些愿景的实现要求对液态金属表面张力、浸润性进行跟进一步的改进和提升，水溶性液态金属荧光材料的制备将为液态金属开启新的应用领域。

专利“一种将液态金属分散成纳米颗粒的方法”(申请号：201510521009.1)中给出了一种将液态金属分散成纳米颗粒的方法，所制备材料具备一定的水溶性，但是不具备荧光特性。调查国内外论文及专利，目前尚无水溶性液态金属荧光材料的相关报告及报道。鉴于上述情况，需要一种可用于生物医学及电子印刷应用的水溶性液态金属荧光材料及其制备方法，以拓展液态金属材料的应用领域。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于：本发明通过扎实的技术支持构建水溶性液态金属荧光材料，这种材料以液态金属作为基底材料，同时包覆荧光染料，表面修饰高分子材料以增加材料的浸润性和稳定性。

本发明的另一目的是提出所述水溶性荧光液态金属材料的制备方法。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种水溶性液态金属材料，以液态金属作为基底材料，包覆荧光染料，表面修饰高分子聚合物材料以增加材料的亲水性，材料中液态金属的质量分数为0.1～5％；所述水溶性液态金属材料在水中的溶解度≥10g/L(在水中的溶解度≥1g/100gH₂O即为可溶性物质)；

优选地，所述高分子聚合物材料为聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物、壳寡糖、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚乙烯醇中的一种或几种，所述荧光染料为荧光素、量子点、罗丹明、香豆素类衍生物、Bodipy类荧光探针、菁染料、三羰花青系染料中的一种或几种。

一种水溶性荧光液态金属材料的制备方法，包括步骤：