[发明专利]一种基于液态金属的可拉伸柔性功能导体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于液态金属的可拉伸柔性功能导体及其制备方法。该方法包括如下步骤：(1)将高分子溶液和液态金属共混均匀，得到导电复合材料；(2)将导电复合材料负载在柔性载体上，得到所述基于液态金属的可拉伸柔性功能导体。本发明的基于液态金属的可拉伸柔性功能导体无毒安全，在拉伸过程中，具有拉伸形变‑电阻减小效应，电阻随着应变增大而减小，在力导电材料领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及导电材料领域，具体涉及一种基于液态金属的可拉伸柔性功能导体及其制备方法。

背景技术

可拉伸力敏导电复合材料是基于形变-电阻效应的材料，其传感机理是导体拉伸引起电阻变大。可拉伸柔性功能导体由聚合物基体和导电填料组成。聚合物基体包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)、聚乙烯醇(PVA)等。导电填料包括石墨烯、碳纳米管、银纳米线、导电炭黑等。由导电填料和聚合物通过调控工艺制备的具有形变-电阻效应的柔性可拉伸功能导体，在医学诊断、智能机器人、可穿戴设备、运动监测方面具有广阔的应用前景。

现有的可拉伸柔性功能导体的形变-电阻效应机理中，其传感机理在于当材料受到外力拉伸时，材料内部的导电网络发生局部的形变或断裂，从而导致导电性下降，表现为电阻的上升。目前的工业发展趋势，对于形变-电阻变小效应的柔性导体的需求显得日益迫切，而基于液态金属的形变-电阻变小效应的柔性导体的研究也逐渐发展起来。

镓及其合金作为在室温下具有流动性的无毒高导电性导体，所制备的形变-电阻减小效应的柔性功能导体在软体机器人、运动监测、柔性电极领域具有重要的应用和意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于液态金属的可拉伸柔性功能导体的制备方法。该方法通过简单有效的工艺，利用液态金属的良好流动性以及高导电性，制备出新型柔性可拉伸功能导体。

本发明的目的还在于提供由上述制备方法制得的一种基于液态金属的可拉伸柔性功能导体。该功能导体无毒安全，在拉伸过程中，具有拉伸形变-电阻减小效应，电阻随着应变增大而减小，在力导电材料领域具有重要的应用前景。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种基于液态金属的可拉伸柔性功能导体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将高分子溶液和液态金属共混均匀，得到导电复合材料；

(2)将导电复合材料负载在柔性载体上，干燥，得到所述基于液态金属的可拉伸柔性功能导体。

进一步地，步骤(1)中，所述高分子溶液的溶质包括硅橡胶、聚氨酯、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、聚乙烯醇、天然胶乳、氟橡胶和聚甲基丙烯酸酯中的任意一种。

进一步地，步骤(1)中，所述高分子溶液的浓度为0.5～5g/mL。

进一步地，步骤(1)中，所述高分子溶液的溶剂包括乙醇、N，N二甲基甲酰胺、水和甲苯中的一种。

进一步地，步骤(1)中，所述液态金属包括镓，或者镓以及铟和锡中的一种以上的共熔合金。

进一步地，步骤(1)中，所述液态金属和高分子溶液的体积比为1∶1-1∶10。

进一步地，步骤(1)中，所述共混的方式包括机械搅拌或超声。

进一步地，步骤(2)中，所述柔性载体包括医用绷带、无纺布或弹力布。

进一步地，步骤(2)中，所述负载的方式包括涂覆。

由上述任一项所述的制备方法制得的一种基于液态金属的可拉伸柔性功能导体。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点与技术效果：