[发明专利]一种超高导电性材料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种超高导电性材料的制备方法，使用微烧结溶液分别将纳米银颗粒表面的有机配体和液态金属表面的氧化镓层去除，并可用于高均匀性液态金属‑纳米银粉改性材料的液相快速制备。同时，液态金属‑纳米银粉改性材料可形成纳米银、液态金属和纳米银‑液态金属三种导电通路，显著提升其导电性。此外，使用液态金属‑纳米银粉改性材料制备的刚性或柔性电路，可满足可穿戴设备、电子皮肤、智能传感等民用领域的应用需求。

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别是涉及一种超高导电性材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着柔性电子技术的日趋成熟，新型电子产品的集成度和使用量均显著提高。因而，在不降低电路电学性能的前提下，要求柔性电路的线宽可以大幅减小，这就对柔性电路的制备方式和导电材料的电学性能提出了更高的要求。

现有的电子工业中，广泛采用的导电材料以纳米银、石墨烯、碳纳米管等高弹性模量高导电颗粒为主。以纳米银为例，目前市场上的导电银浆多是以球状纳米银颗粒为主要填料。相比于早期的微米级银粉，纳米银颗粒克服了微米级银粉可能存在的粒子沉降问题，对行业技术的进步起到了关键性作用。但由于纳米银颗粒表面有一定量的有机配体，且纳米银颗粒之间的接触几率偏低，导致纳米银电路的导电性能下降。近年来，以镓基液态金属为代表的导电材料在电路领域展现出独特的优势。液态金属在常温下不仅自身具有流动性，电流也能在其中流动，是作为可拉伸器件和电路的理想材料。但是液态金属具有巨大的表面能，且其表面会自发形成绝缘氧化膜，这就使得液态金属在各种载体上的印刷和电导性差一直是这类材料的主要技术难题。

本发明制备了一种超高导电性的液态金属-纳米银粉改性材料，并将其用于制备电路。通过使用微烧结溶液，可分别将纳米银颗粒表面的有机配体和液态金属表面的氧化镓层去除，并在液相条件下制备获得液态金属-纳米银粉改性材料。使用液态金属-纳米银粉改性材料制备的刚性或柔性电路，可满足可穿戴设备、电子皮肤、智能传感等民用领域的应用需求。

发明内容

基于背景技术所述存在的技术问题，本发明的目的是提供一种超高导电性材料的制备方法，通过使用微烧结溶液，可分别将纳米银颗粒表面的有机配体和液态金属表面的氧化镓层去除，并用于液态金属-纳米银粉改性材料的制备；而液态金属-纳米银粉改性材料可形成纳米银、液态金属和纳米银-液态金属三种导电通路，进而显著提升其导电性。同时，采用溶液制备液态金属-纳米银粉改性材料的方式，可以实现液态金属和纳米银粉的快速混合，并提高液态金属-纳米银粉改性材料的制备速率和均匀性。此外，使用液态金属-纳米银粉改性材料制备的电路可满足可穿戴设备、电子皮肤、智能传感等民用领域的应用需求。具体技术方案如下：

一种超高导电性材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米银粉浸泡于微烧结溶液中，采用机械搅拌的方式去除纳米银颗粒表面的有机配体，离心后获得表面净化的纳米银粉A。其中，搅拌转速为50-500rpm，搅拌时间为6-24h。净化后的纳米银粉A的银固含量大于99.5％；

(2)将液态金属浸泡于微烧结溶液中，采用机械搅拌的方式去除液态金属表面的氧化镓等氧化物薄膜层，离心后获得表面净化的液态金属B。其中，搅拌转速为100-1000rpm，搅拌时间为12-48h；

(3)将表面净化的纳米银粉A、表面净化的液态金属B和微烧结溶液按照质量比为(0.05-0.3)：1：(5-20)混合后放入球磨机中球磨混匀，获得液态金属-纳米银粉改性材料混合溶液C。其中，球磨转速为100-500rpm，球磨时间为30-360min；采用溶液制备液态金属-纳米银粉改性材料的方式，可以实现液态金属和纳米银粉的快速混合，并提高液态金属-纳米银改性材料的制备速率和均匀性。

(4)将液态金属-纳米银粉改性材料混合溶液C在60-80℃的条件下真空干燥6-8h，获得液态金属-纳米银粉改性材料D；