[发明专利]一种液态金属包层线材及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种液态金属包层线材及其制备方法，所述液态金属包层线材包括线芯和包层，所述包裹所述线芯的部分或全部，所述包层为一层或多层；所述线芯和所述包层的材质为不同种类的液态金属单质。本发明所述的包层线材，在使用前是固体状态，封装之后，通过多种加热方式，最终使金属混合物合金化，形成液态金属，避免了液态金属在制作电路过程中出现的泄露。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种液态金属包层线材及其制备方法。

背景技术

液态金属合金(如镓铟合金、镓铟锡合金)是一种室温条件下具有流动状态的金属合金，其熔点最低可以降到15℃，所以液态金属合金在柔性电子器件领域具有广泛的应用。现有技术中液态金属合金主要是以液体的状态添加到柔性器件，起到导电的作用。但是液态金属合金的表面张力很大，甚至超过水的10倍，而柔性器件中线路的直径通常非常小，液态金属在制作成线路的过程中易发生收缩，容易导致短路，因此，液态金属合金制备导电通路的过程存在较大的难度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种液态金属包层线材，包括：

线芯；

包层，包裹所述线芯的部分或全部，所述包层为一层或多层；

所述线芯和所述包层的材质为不同种类的液态金属单质。

为解决液态金属合金流动过程中表面张力大，不易均匀分散的问题，发明人想到通过降温先使其变为固态，铺设成线路后再通过加热使其变为液态。但是液态金属合金的熔点一般较低，因此若直接将液态金属合金固化，需要在低温下进行铺设，这就增加了铺设的难度。发明人进一步想到将组成液态金属合金的金属单质分别低温固化后进行铺设，但是液态金属单质固化后力学性能较差，形变的过程中易发生断裂，而铺设后需要金属单质在柔性材料中直接进行合金化，因此需要将不同的金属单质均匀地混合在一起，这就涉及到绞股或多条线材合并铺设的操作，而在这个过程中，液态金属单质的线材易发生断裂。针对上述问题，本发明提出了上述金属包层材料结构，通过设计这种包层结构，不同的金属单质更易均匀地混合，有利于后期的合金化，而且可避免对固体的液态金属进行绞股或合并排布等复杂的安装方式，可解决固体的液态金属力学性能差的问题，方便安装，大大简化了操作步骤。

优选的，所述线芯和所述包层的材质均为液态金属，从线芯向外，液态金属的熔点逐渐降低。从线芯向外，液态金属的熔点逐渐降低有利于液态金属线材的加工成型。

优选的，最外层的所述包层中分布有具有光热功能的微纳米颗粒。

优选的，所述具有光热功能的微纳米颗粒为铁纳米颗粒或四氧化三铁纳米颗粒。在最外层材料中添加具有光热功能的微纳米颗粒，可通过光直接对线材进行加热使其熔化，解决了一些柔性器件不宜进行加热的问题。

本发明还提供本发明所述液态金属包层线材的制备方法，包括如下步骤：

1)调整温度，使包层的材料为液态，线芯的温度低于所述包层材料的熔点；

2)将所述包层的材料覆于所述线芯的表面。

线芯的温度低于包层金属材料，涂覆后液态的包层材料即可在线芯的表面固化，有利于有效地粘附。

优选的，所述包层材料覆盖于所述线芯表面的具体操作为，将所述线芯浸入液态的所述包层的材料中，向上提拉，使所述包层材料包裹于所述线芯的表面。液态金属的粘度较大，直接均匀包覆于线芯表面的难度较大，采用上述方法，有利于将包层材料均匀地覆盖于线芯的表面，有利于后期的合金化，保证液态金属合金的材质均一，保证良好的导电性。

优选的，制备多个包层时，将至少包覆有一个包层的线材降温，使其温度低于待包覆的液态金属的熔点，将其浸入待包覆的液态金属中，缓慢向上提拉。

优选的，调整所述线芯的温度比包层金属的熔点低20～60℃。