[发明专利]一种磁性液态金属粉末及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性液态金属粉末，包括液态金属和附着在液态金属沟壑表面的磁性纳米颗粒，所述的液态金属与磁性纳米颗粒的质量比为98:2‑50:50。本发明公开的磁性液态金属粉末具有较高分散性、较强磁性能。本发明还公开了一种磁性液态金属粉末的制备方法，包括：将液态金属和磁性纳米颗粒按照质量比为98:2‑50:50混合，形成混合物A，将混合物A加入到反应容器中，然后通入惰性气体，充分排除体系中的空气和湿气；持续通入惰性气体，调节体系内压力为0.3‑0.6MPa，同时将体系加热、搅拌，待混合物A形成粉末后，冷却至室温，制得磁性液态金属粉末复合材料。所述的制备方法有效防止液态金属氧化，制备简单。

技术领域

本发明涉及柔性电子学领域，具体涉及一种磁性液态金属粉末复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

液态金属是在常温下呈液态的金属，传统的有汞，但是其毒性限制了其应用，在低温下呈现固体金属性状而在常温或高温下呈现液体形态。液态金属通常以镓金属及其合金为主，包括镓铟合金以及镓铟锡合金等。其具有良好的导电性能以及导热性能，同时具有金属光泽，液态具有良好的流动性能以及表面张力等特性。液态金属具有一定的浸润性，利用液态金属墨水，可以制成柔性力学传感器，也可以结合其导电性能以及流动性能制成可直接使用电力驱动的电磁泵。

磁性液态金属复合材料由于既具有磁性材料的良好磁响应性，又具有液态金属的流动性、高导热和导电性，在弹性导线、自修复电路和载药机器人等领域具有重要应用价值。

专利号为CN111383812A的中国专利公开了一种新型液态金属磁流体及其制备方法，该液态金属磁流体包括作为流动介质的液态金属，表面包裹有聚多巴胺薄膜的磁性颗粒；其中，所述液态金属表面接枝有硫醇类表面活性剂；所述液态金属磁流体不含所述液态金属的氧化物。所述发明公开了将磁性颗粒和液态金属通过中间介质紧密连接形成液态金属磁流体。

液态金属可以用喷墨打印技术制备高精度的柔性电路，后续需要干燥、固化和机械烧结过程形成导电电路。如果可以将磁性液态金属复合材料制备成粉体，则可以通过激光快速打印获得高精度和复杂的图案和线圈，利用磁性材料的磁响应性和液态金属的柔弹性，进一步拓展磁性液态金属复合材料的应用范围，激光打印精度高、速度快、可以大批量制备，而且可以直接得到导电通路，不需要烘干、机械烧结处理，因此制备一种磁性液态金属粉末复合材料尤为重要。

要得到磁性液态金属粉末材料，通常是先制备得到液态金属颗粒，再将液态金属可以在磁性微粒上滚动或者电镀的方法在液态金属表面镀一层金属膜，后经洗涤、干燥过程。这两种方法制备的磁性液态金属颗粒存在产量低，在干燥后团聚、分散性差问题。

发明内容

本发明提供一种具有较高分散性，较强磁性能的磁性液态金属粉末，其制备方法简单，有效防止液态金属氧化。

一种磁性液态金属粉末，包括液态金属和附着在液态金属沟壑表面的磁性纳米颗粒，所述的液态金属与磁性纳米颗粒的质量比为98:2-50:50。

合适含量的磁性纳米颗粒，使得液态金属粉末颗粒度较小，避免聚集，分散性较好，与现有技术相比，未添加其他辅助材料，避免了其他辅助材料对磁性液态金属磁性的影响，从而具有较强的磁性性能；磁性纳米颗粒含量过高导致分裂并吸附在液态金属表面，形成粒径非常小的不规则颗粒，含量过低不能占满液态金属颗粒的表面导致液态金属在接触后黏连团聚、降低磁性液态金属颗粒的分散性。

所述的液态金属为汞(Hg)、镓(Ga)、镓铟(GaIn)合金、镓铟锡(GaInSn)、或镓铟锡锌(GaInSnZn)中的一种或多种。