[发明专利]一种液态金属纳米液滴大规模制备方法

说明书

本发明公开了一种液态金属纳米液滴大规模制备方法，包括以下步骤：(1)将分散剂溶于去离子水中，得澄清溶液；(2)向所述澄清溶液中滴加液态金属和消泡剂，得混合液；(3)向所述混合液中加入锆珠，经研磨后，得到所述液态金属纳米液滴。本发明的液态金属纳米液滴大规模制备方法，解决了现有的液态金属纳米液滴的浓度较低、生产规模和效率低、粒径较大和稳定性较差的问题。

技术领域

本发明涉及液态金属纳米液滴技术领域，尤其涉及一种液态金属纳米液滴及其大规模制备方法。

背景技术

液态金属是一类在室温下呈液态的金属材料，具有较高的热导率和电导率，常见液态金属热导率一般为10～40W/(m·K)，比水高出2个数量级，它是金属却又有流体的柔性，在电子产品散热、生物医疗、组织工程、智能硬件、3D打印、柔性电子、人工智能、航空航天等领域都能够发挥极大的作用。

但是，液态金属具有较高的表面张力，在水或氧气中很容易被氧化，因此液态金属液滴很容易相互聚集而产生沉淀，不利于纳米颗粒进行功能化修饰，大大限制了液态金属液滴的应用。同时，现有的技术基础只能小批量的生产液态金属纳米液滴，且生产的液滴粒径较大，稳定性较差。专利200510030135.3利用高压气体物化法制备低熔点金属微粒，但所用设备复杂，生产成本高，且生产的颗粒粒径不均匀。专利201710741135.7生产的液态金属印刷墨水细度约为5～200微米，因其粒径较大只能采用丝网印刷或凹版印刷的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态金属纳米液滴及大规模制备方法，旨在解决现有的液态金属纳米液滴的浓度较低、生产规模和效率低、粒径较大和稳定性较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液态金属纳米液滴大规模制备方法，包括以下步骤：

(1)将分散剂溶于去离子水中，得澄清溶液；

(2)向所述澄清溶液中滴加液态金属和消泡剂，得混合液；

(3)向所述混合液中加入锆珠，经研磨后，得到所述液态金属纳米液滴。

本发明中，利用分散剂包覆液态金属液滴，有效隔离每个液态金属小液滴，防止其团聚和沉淀，有效增强了液态金属纳米液滴的稳定性，从而可以在短时间内大规模地制备液态金属纳米液滴。

进一步地，步骤(1)中，所述分散剂为含有羧基的聚合物，其固体酸值的范围在1～100mg KOH/g之间，优选地酸值范围在10～50mg KOH/g之间，特别优选地酸值范围在20～40mg KOH/g之间。所述分散剂包括但不限于BYK 190、Tego 755、BYK 23160中的一种或几种。

进一步地，步骤(1)中，所述分散剂与去离子水的质量比为(0.1～10):100，优选为1:100。

进一步地，步骤(2)中，所述液态金属为镓、镓铟合金、镓铟锡合金中的一种或几种。所述镓、镓铟合金、或镓铟锡合金可选用市售的所有产品，镓铟合金、镓铟锡合金也可按照现有技术中记载的合金制备方法制备。优选地所述液态金属为镓铟合金，更优选地为Ga₆₀In₄₀、Ga₇₀In₃₀、Ga₇₅In₂₅、Ga_75.5In_24.5、Ga₈₀In₂₀。

进一步地，步骤(2)中，所述液态金属与澄清溶液的质量比为(0.1～10):100，优选为1:100。

进一步地，步骤(2)中，所述，消泡剂为矿物油型、有机硅型、炔醇动态消泡型、二氧化硅疏水颗粒增强消泡型中的一种或几种，包括但不限于Tego440、BYK 019。

进一步地，步骤(2)中，所述消泡剂与澄清溶液的质量比为(0.1～5):100。