[发明专利]一种柔性液态金属电感线圈及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及柔性电子领域，尤其涉及一种柔性液态金属电感线圈及其制备方法与应用。

背景技术

柔性电子能在形变的条件下保持自己的正常运作，常被运用于可穿戴设备、柔性机器人的领域。而实现柔性电子的一种方式就是使用柔性的材料，如将导电材料打印在柔性基底上。液态金属，如镓铟合金，由于其高导电性、高流动性、强自修复能力以及低毒性等优点，越来越广泛地被应用在柔性电子领域中。而电感线圈则是利用电磁感应原理进行工作的元件。电感线圈目前正广泛地被应用于信息传输（如近场通讯）、无线电力传输（无线充电）等领域。随着可穿戴设备的日益发展，柔性电子领域对可穿戴的轻薄柔软的柔性电感线圈提出了需求。用液态金属制造柔性电感线圈不仅能实现高的柔性与稳定性，同时还能在各种极端条件下保持良好的导电能力。

而要实现柔性的电感线圈，则需要将导电物质在柔性基底上图案化得到螺旋线圈结构。目前液态金属的图案化主要是通过在弹性体表面或内部打印、丝网印刷、注入等方式实现的。但是其实现或是需要昂贵的打印设备、或是需要复杂的步骤，效率低，难以实现流水线式的生产。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种柔性液态金属电感线圈及其制备方法与应用，旨在解决现有技术在制备柔性液态金属电感线圈中工艺复杂、效率低、成本高、难以实现流水线式的生产的问题。

本发明的技术方案如下：

一种制造柔性液态金属电感线圈的方法，包括如下步骤：

A、将经等离子体处理后的薄膜以旋转涂膜的方法涂覆一层硅烷预聚体与固化剂的混合物，然后进行加热固化处理，得到复合薄膜；

B、将复合薄膜进行等离子体处理，随后覆盖上预先设计好的带有线圈图案的微流管道，接着在微流管道的进出口均放置液态金属液滴后，在真空中脱气，再恢复到大气压，进出口的液态金属液滴被注入微流管道中；

C、将注入好的微流管道进行冷冻处理，随后揭开微流管道在复合薄膜上得到液态金属线圈图案，最后用硅烷预聚体与固化剂的混合物封装并加热固化处理，得到柔性液态金属电感线圈。

所述制造柔性液态金属电感线圈的方法，其中，所述液态金属为镓铟共晶、镓铟锡共晶中的一种或多种。

所述制造柔性液态金属电感线圈的方法，其中，所述薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚二甲基硅氧烷薄膜、聚氨酯薄膜、聚酰亚胺薄膜中的一种。

所述制造柔性液态金属电感线圈的方法，其中，所述硅烷预聚体与固化剂的混合物中，硅烷预聚体与固化剂质量比例为10:1。

所述制造柔性液态金属电感线圈的方法，其中，步骤A和步骤C中，硅烷预聚体与固化剂的混合物加热固化处理温度为60-70℃，时间为2-3小时。

所述制造柔性液态金属电感线圈的方法，其中，步骤C中，冷冻的温度为0到-10℃，时间为10-30分钟。

所述制造柔性液态金属电感线圈的方法，其中，步骤B中，所述真空中脱气的时间为5-10分钟。

所述制造柔性液态金属电感线圈的方法，其中，步骤B中，所述等离子体处理的时间为5-10分钟。

一种柔性液态金属电感线圈，采用如上所述的方法制备而成。

一种如上所述柔性液态金属电感线圈的应用，将所述柔性液态金属电感线圈应用于柔性NFC天线或无线电力传输领域。

有益效果：本发明通过对薄膜材料进行硅烷改性，得到有粘性的薄膜材料。随后将液态金属由微流管道注入塑形，得到线圈图案。通过冷冻辅助法，将液态金属冷却固化后，再将薄膜上微流管道剥离，则在薄膜上得到液态金属线圈。本发明的柔性液态金属电感线圈制造法能够容易高效地在薄膜材料表面上制造出线圈图案，有潜力发展为工业的连续化生产，并且所制备的柔性液态金属电感线圈都是柔性且高度可穿戴。

附图说明

图1为本发明液态金属电感线圈的制造流程示意图。

图2为本发明实施例中制备得到的用于NFC天线的液态金属电感线圈的示意图。

图3为本发明实施例中制备得到的用于无线充电接收的液态金属电感线圈的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种柔性液态金属电感线圈及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。