本發(fā)明涉及柔性電子，特別涉及一種液態(tài)金屬漿料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鎵基液態(tài)金屬具有流動(dòng)性好、導(dǎo)電性好、電導(dǎo)率高、飽和蒸汽壓低、生物相容性好等特點(diǎn)，在柔性電子、電子設(shè)備熱管理、以及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景較好。然而液態(tài)金屬總是保持球形，巨大的表面張力使得其難以在基體圖案化進(jìn)行柔性電路的制備，以及與基體的相容性較差，很難將其均勻地分散在聚合物基體中，這嚴(yán)重限制了鎵基液態(tài)金屬的應(yīng)用。

2、目前常通過(guò)在基底上刻蝕微通道以封裝液態(tài)金屬，或者是直接將大塊液態(tài)金屬通過(guò)物理方法制備為液態(tài)金屬微球的方法來(lái)解決上述問(wèn)題。相比于刻蝕微通道，通過(guò)超聲或者均質(zhì)法制備液態(tài)金屬微球的方法更加簡(jiǎn)單且制備的液態(tài)金屬微球相對(duì)穩(wěn)定。然而，盡管超聲過(guò)程中液態(tài)金屬微球表面會(huì)形成一層薄的氧化鎵(0.5～3nm)，但這也依舊不足以使液態(tài)金屬微球具有可靠的膠體穩(wěn)定性。

3、近年來(lái)以鎵基液態(tài)金屬為基礎(chǔ)的配體修飾工程發(fā)展迅速，常以硫醇等作為表面活性劑來(lái)穩(wěn)定液態(tài)金屬乳液，但是硫醇通常具有刺激性氣味以及較差的生物相容性，這嚴(yán)重限制了以其為表面活性劑制備的液態(tài)金屬微球的應(yīng)用。提升鎵基液態(tài)金屬的穩(wěn)定性好、減小其表面張力小、增強(qiáng)其與基底的相容性，對(duì)于拓展其應(yīng)用范圍，具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種液態(tài)金屬漿料；本發(fā)明的目的之二在于提供這種液態(tài)金屬漿料的制備方法；本發(fā)明的目的之三在于提供一種合金墨水，本發(fā)明的目的之四在于提供一種janus膜；本發(fā)明的目的之五在于提供液態(tài)金屬漿料、合金墨水，或者是janus膜的應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明的第一方面提供了一種液態(tài)金屬漿料，所述液態(tài)金屬漿料包括液態(tài)金屬皮克林乳液；所述液態(tài)金屬皮克林乳液包括液態(tài)金屬和穩(wěn)定劑；

4、所述液態(tài)金屬包括鎵基液態(tài)金屬；

5、所述穩(wěn)定劑包括纖維素納米晶。

6、具體地，皮克林(pickering)乳液是固體顆粒穩(wěn)定的乳液，作為皮克林乳化劑的固體顆粒，對(duì)水油兩相都具有潤(rùn)濕性，可以吸附在油水界面上從而形成pickering乳液。相比于傳統(tǒng)表面活性劑穩(wěn)定的乳液，pickering乳液具有可持續(xù)性、穩(wěn)定性更強(qiáng)、生物相容、生物可降解等優(yōu)點(diǎn)。纖維素納米晶是一種一維棒狀納米材料，主要來(lái)源于木材和棉花，具有優(yōu)良的生物相容性和力學(xué)性能，長(zhǎng)徑比大，生物可降解，纖維素納米晶表面具有豐富的官能團(tuán)(羥基、磺酸基)，具有良好的皮克林乳化性能，是穩(wěn)定液態(tài)金屬皮克林乳液的優(yōu)良乳化劑。

7、優(yōu)選地，所述鎵基液態(tài)金屬包括鎵銦合金、鎵錫合金、鎵銦錫合金中的至少一種。

8、優(yōu)選地，所述鎵基液態(tài)金屬中，金屬鎵的含量為70～85wt％；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鎵基液態(tài)金屬中，金屬鎵的含量為75～80wt％。

9、優(yōu)選地，所述鎵基液態(tài)金屬的熔點(diǎn)為16-30℃。

10、優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬漿料包括以下制備原料：液態(tài)金屬、穩(wěn)定劑、水。

11、本發(fā)明的第二方面提供了本發(fā)明第一方面所述的液態(tài)金屬漿料的制備方法，包括以下步驟：

12、將穩(wěn)定劑與水混合形成分散液，加入液態(tài)金屬，得到所述的液態(tài)金屬漿料。

13、優(yōu)選地，所述分散液的濃度為5-15mg/ml；進(jìn)一步優(yōu)選地，分散液的濃度為5-12mg/ml。

14、優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬與分散液的質(zhì)量比為1:(5-30)；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬與分散液的質(zhì)量比為1:(8-25)。

15、優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑與水混合的過(guò)程，輔以超聲。

16、優(yōu)選地，所述超聲的功率為150-350w；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述超聲的功率為200-300w。

17、優(yōu)選地，所述超聲的時(shí)間為5-10min；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述超聲的時(shí)間為6-8min。

18、優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬與分散液混合的過(guò)程，輔以超聲。

19、優(yōu)選地，所述超聲的功率為200-350w；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述超聲的功率為240-300w。

20、優(yōu)選地，所述超聲的時(shí)間為10-15min；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述超聲的時(shí)間為10-12min。

21、優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬與分散液混合的過(guò)程在冰浴中進(jìn)行。

22、本發(fā)明的第三方面提供了一種合金墨水，包括本發(fā)明第一方面所述的液態(tài)金屬漿料；所述液態(tài)金屬漿料經(jīng)過(guò)離心純化處理。

23、優(yōu)選地，所述離心純化處理的離心轉(zhuǎn)速為4000-7000rpm；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述離心純化處理的離心轉(zhuǎn)速為5000-6000rpm。

24、優(yōu)選地，所述離心純化處理的時(shí)間為5-10min；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述離心純化處理的時(shí)間為5-8min。

25、本發(fā)明的第四方面提供了一種janus膜，包括本發(fā)明第一方面所述的液態(tài)金屬漿料，以及聚合物基體。

26、優(yōu)選地，所述聚合物基體包括水性聚氨酯(wpu)。

27、優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬漿料與聚合物基體的固含質(zhì)量比為1:(1-3)；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬漿料與聚合物基體的固含質(zhì)量比為1:(1-2)。

28、優(yōu)選地，所述的janus膜由包括以下步驟的方法制備得到：

29、將液態(tài)金屬漿料與聚合物基體混合，進(jìn)行脫氣和干燥處理，得到所述的janus膜。

30、優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬漿料與聚合物基體混合的過(guò)程先輔以攪拌，再進(jìn)行水浴超聲。

31、優(yōu)選地，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為200-500rpm；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為300-400rpm。

32、優(yōu)選地，所述攪拌的時(shí)間為1-3h；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述攪拌的時(shí)間為1-2h。

33、優(yōu)選地，所述水浴超聲的時(shí)間為5-10min；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述水浴超聲的時(shí)間為6-8min。

34、優(yōu)選地，所述脫氣在真空干燥箱內(nèi)進(jìn)行。

35、優(yōu)選地，所述脫氣條件為：20-25℃下，抽真空后保持5-8min。

36、優(yōu)選地，所述干燥的溫度為20-30℃；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述干燥的溫度為25-30℃。

37、優(yōu)選地，所述干燥的時(shí)間為3-5d；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述干燥的時(shí)間為3-4d。

38、本發(fā)明的第五方面提供了本發(fā)明第一方面所述的液態(tài)金屬漿料，第三方面所述的合金墨水，或者是第四方面所述的janus膜在柔性電子領(lǐng)域中的應(yīng)用。

39、優(yōu)選地，所述柔性電子為智能穿戴。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

41、1)本發(fā)明提供的液態(tài)金屬漿料，靜置24h后無(wú)明顯的沉降和團(tuán)聚現(xiàn)象，穩(wěn)定性好，具有皮克林乳液的特性，液態(tài)金屬漿料中的乳液微球?yàn)槲⒚准?jí)，球體均勻，分散性好；

42、2)本發(fā)明提供的液態(tài)金屬漿料的制備方法，步驟簡(jiǎn)單，工藝條件溫和；

43、3)本發(fā)明提供的合金墨水，通過(guò)對(duì)液態(tài)金屬漿料進(jìn)行離心純化即可獲得，合金墨水可在基底上輕易實(shí)現(xiàn)圖案化，與基底的黏附性好，墨跡電阻較低，具備了應(yīng)用于柔性電子的潛力；

44、4)本發(fā)明提供的janus膜，上下表面的形貌結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成均為非對(duì)稱，液態(tài)金屬乳液微球在膜內(nèi)部分布均勻，液態(tài)金屬與聚合物基體相容性較好；janus膜具有較好的焦耳熱性能、光熱轉(zhuǎn)換性能，柔軟性能和彈性較好，且在較大的應(yīng)變范圍內(nèi)均有電阻變化響應(yīng)，能夠滿足柔性電子領(lǐng)域的應(yīng)用要求。