[发明专利]一种液态金属功能复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种液态金属功能复合薄膜及其制备方法，该薄膜结构上包括厚度80‑120μm的聚合物高分子层，在所述聚合物高分子层的其中一个面至距离该表面20‑40μm的厚度层内镶嵌有多个呈液滴状的液态金属，所述液滴状的粒径为500nm‑2μm，所述液态金属在复合薄膜中的含量为30‑60wt％。该复合薄膜的制备步骤包括：将液态金属分散在高分子前驱体溶液中；将分散液进行成膜处理制得液态金属功能复合薄膜。本发明制得的复合薄膜同时具有优异的光热转化性能和电磁屏蔽性能，且能够通过拉伸调控其屏蔽性能，制备方法简单高效，可广泛应用于通讯基站、电子器件热管理等领域。

技术领域

本发明属于功能复合薄膜领域，尤其涉及一种液态金属功能复合薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，电子器件的发展呈现高密度化、高集成度的发展趋势。在低温寒冷地区使用电子设备时，既要解决因温度过低，影响电子元器件的电器性能、稳定性能，甚至导致电子元器件工作异常或者失效等问题，具有光热转换性能的薄膜能够保证器件在适宜温度下运行；同时，要尽量减少不同电子元器件间的电磁干扰，具有电磁屏蔽性能的薄膜能够保证其正常工作，因此光热转换与电磁屏蔽一体化的功能薄膜的开发对寒冷地区的设备运行是非常必要的。

目前光热薄膜和屏蔽薄膜分别有报道，但集成两种性能的复合薄膜尚未见报道。现有的能集成光热转换和电磁屏蔽性能的薄膜技术方案包括，向薄膜中加入贵金属颗粒，如金纳米粒子、银纳米粒子等，或向薄膜中加入碳材料，如石墨烯、碳纳米管等，但贵金属复合薄膜制造成本高，碳基复合薄膜工艺复杂，而且这两种方案都无法满足当下柔性电子的发展趋势，在形变后相关性能都会发生下降。液态金属作为一种新兴材料，能够通过物理与化学方法与聚合物基体结合，赋予复合材料不同功能特性。中国专利文献CN111070833A公开了一种高导热电磁屏蔽复合材料及其制备方法，向聚合物基体中加入片状导热填料和液态金属填料，赋予聚合物导热及电磁屏蔽性能，但该发明方案无法赋予复合材料光热转化性能，且屏蔽性能在拉伸后不会或者下降。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种液态金属功能复合薄膜，本发明的液态金属功能复合薄膜能够在低温地区使用的，具备良好的集成光热转换性能和电磁屏蔽性能，且屏蔽性能在拉伸后会进一步上升。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种液态金属功能复合薄膜，包括厚度80-120μm的聚合物高分子层，在所述聚合物高分子层的其中一个面至距离该表面20-40μm的厚度层内镶嵌有多个呈液滴状的液态金属，液滴状的粒径为500nm-2μm，所述液态金属在复合薄膜中的含量为30-60wt％。

作为液态金属功能复合薄膜进一步的改进：

优选的，所述聚合物高分子层的材质为聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺中的一种或两种及以上的组合。

优选的，所述液态金属为镓、镓铟合金、镓铟锡合金中的一种或两种及以上的组合。

本发明的目的之二是提供一种上述液态金属功能复合薄膜的制备方法，其包括如下步骤：

S1、将液态金属和液态金属表面改性剂加入到聚合物溶液或聚合物前驱体溶液中并进行分散，制成1wt％-5wt％的液态金属分散液；

S2、通过制膜方式将液态金属分散液制成薄膜，然后将薄膜在25℃-100℃下蒸发8h-24h，固化后制得液态金属功能复合薄膜。

作为上述液态金属功能复合薄膜的制备方法进一步的改进：

优选的，所述液态金属表面改性剂为海藻酸盐、硅烷偶联剂、单层石墨烯、单层氮化硼中的一种或两种及以上的组合。

优选的，所述液态金属和液态金属表面改性剂通过超声进行分散，超声分散的功率为5GHz-8GHz，时间为3min-6min。

优选的，步骤S2中所述制膜方式为喷涂、旋涂、平板流延中的一种或两种及以上。