[发明专利]一种蜡分散的液态金属固体油墨及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种蜡分散的液态金属固体油墨及其制备方法和应用，该液态金属固体油墨由液态金属和蜡分散剂组成。制备方法为：先将固态蜡分散剂加热至熔化状态，加入液态蜡分散剂中搅拌得到混合物，并低温速冻。印刷纸基电子电路的方法为：先将液态金属固体油墨负载在纸基底上，对纸基底进行加热去除蜡分散剂，对去除蜡分散剂的纸基底进行滚压，实现通路。其制备过程利用了蜡分散剂的低熔点特性，热辅助下液相均一分散，简单速冻维持分散效果，解决了液态金属分散后不易保存的难点。印刷时，得益于纸张与蜡之间的关系以及各自特点，可以实现液态金属在纸基上的大规模快速印制，为液态金属应用于纸基柔性电子电路领域提供了新的可能。

技术领域

本发明属于电子器件领域，具体涉及一种蜡分散的液态金属固体油墨及其制备方法和应用。

背景技术

液态金属是指常温下呈液态的金属，得益于其独特的流动性，在柔性电子电路设计中发挥着极大作用。为了实现液态金属的可控印刷，微沟道灌注与注射器3D打印是目前最常用的印制手段。然而这些方法工艺比较复杂，并且受限于液态金属极强的表面张力，对印刷基底具有很强的选择性，尤其是在纸基底上不易附着。

然而纸基底作为一种廉价易印刷的柔性材料，在柔性电子学领域具有不可或缺的地位。为了实现液态金属在多种材料上的印制可能，部分学者进行了液态金属的共混改性，实现了较为粗糙的纸上印刷。实际上，由于液态金属的流动性与强表面张力，光靠共混仍无法实现液态金属在纸上的长时间停留。除此之外，有学者通过对液态金属的液相分散，结合喷射器，实现了复杂图案的直接绘制。但是分散后的液态金属往往难以在液相中长期均一保存，极易沉淀，大大限制了其印制效率和效果。

蜡印刷技术是当前纸基电子学中的重要组成部分，该技术完美结合了纸基底的毛细效应与蜡的低熔点特性，常被应用于设计纸上微流控沟道或电子电路封装，却无法单独实现电子电路印制，应用场景十分受限。

综上所述，本发明提出一种蜡分散的液态金属固体油墨，旨在解决液态金属的分散与印制难点，并提出了一种使用该蜡分散液态金属固体油墨的纸基电子电路设计方法，为纸上液态金属印制提供新思路。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，并提供一种蜡分散的液态金属固体油墨及其制备方法和应用。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种蜡分散的液态金属固体油墨，该固体油墨由液态金属和蜡分散剂组成，所述液态金属以颗粒形式均匀分散于固态的蜡分散剂中。

作为优选，所述液态金属的质量百分比为25％～75％，所述蜡分散剂的质量百分比为25％～75％。

作为优选，所述液态金属在常温下为非挥发状态，熔点为10℃～25℃；液态金属优选为镓铟合金或镓铟与其他金属的合金。

作为优选，所述蜡分散剂包括植物蜡、矿物蜡、石油蜡和合成蜡中的一种或多种，优选为蜂蜡或大豆蜡。

本发明的另一目的在于提供一种根据上述任一方案所述液态金属固体油墨的制备方法，其包括如下步骤：

S11：将固态蜡分散剂加热至熔化状态，形成液态蜡分散剂；

S12：将液态金属加入步骤S11所述液态蜡分散剂中混匀，得到均匀分散的混合物；

S13：对步骤S12中所述混合物低温速冻，使得混合物中的液态金属以颗粒形式均匀分散于固态的蜡分散剂缝隙中，形成蜡分散的液态金属固体油墨。

作为优选，S12中所述混匀方式为超声搅拌，搅拌时间为2小时。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述液态金属固体油墨印刷纸基电子电路的方法，其包括如下步骤：

S21：将所述液态金属固体油墨负载在纸基底上，所述纸基底为表面粗糙多孔的材质；