本發明專利技術公開了一種含液態金屬網絡的導熱復合水凝膠及制備方法，將液態金屬涂覆在表面含不同圖案流道的模版上，將模版置于負壓環境中使液態金屬充滿流道，冷凍使液態金屬凝固，獲得固相液態金屬網絡；將高分子水凝膠前驅體溶于水配置高分子水凝膠前驅體水溶液A，將液態金屬固相網絡置于模具中，澆鑄溶液A，冷凍使溶液A凝膠化形成水凝膠，所形成的水凝膠與液態金屬固相網絡共同形成含液態金屬網絡的導熱復合水凝膠。本發明專利技術的原料簡單易得，通過簡單的模版冷凍，能夠形成液態金屬網絡，室溫下液態金屬導熱網絡可流動，且具有良好的導熱性能，經外力作用變形后依然連續有效；水凝膠的高比熱容有利于材料先吸收液態金屬網絡傳遞的熱量再逐漸釋放。的熱量再逐漸釋放。的熱量再逐漸釋放。
【技術實現步驟摘要】
一種含液態金屬網絡的導熱復合水凝膠及制備方法
[0001]本專利技術屬于導熱材料
，具體來說涉及一種含液態金屬網絡的導熱復合水凝膠及制備方法。
技術介紹
[0002]隨著5G通訊、電子芯片、人工智能等功能的不斷增強和集成度的不斷提高，器件裝備的發熱功率和發熱密度也越來越高，對器件進行有效的冷卻對于保障其安全高效運行及延長其使用壽命至關重要
[1
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3]。調查顯示，超過50％的電子設備故障是由過熱引起的
[4]。電子器件的使用壽命與其工作溫度成指數關系，工作溫度提升10～15℃時，電子設備的使用壽命就可減少2倍；元件工作溫度降低1℃會導致其故障率降低4％。因此，熱管理是當今電子設備的主要關注點。傳統的導熱材料包括金屬、無機陶瓷、石墨等材料。然而金屬耐化學腐蝕性差，陶瓷材料加工成本高、抗沖擊性差，石墨等材料力學性能差，已無法滿足當前工業和科學技術的發展要求。填充高導熱填料的高分子復合材料因具有密度小、機械性能優良、加工性能好和熱導率高的優點，已成為近年來導熱材料領域的發展方向，在能源、通訊、電子等領域具有廣闊的應用前景
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7]。
[0003]然而現有導熱高分子復合材料的基體多為環氧樹脂、硅橡膠等高彈態材料，缺乏柔性，限制了其在智能皮膚、柔性散熱體等領域的應用。
[0004]水凝膠是一種以大量水為分散介質且質地柔軟的高分子材料，在可穿戴電子領域具有廣闊的應用前景
[8]。填充高導熱填料后亦可應用于導熱領域。聚合物材料導熱性能的提升關鍵在于填料是否在基體內部形成大量連續的通路以及能否穩定存在
[9]。但目前常用的高導熱網絡多為固體，與水凝膠機械性能不適配。液態金屬是一類室溫下呈現液態的金屬，它同時具有金屬的高導熱性和液體的流動性
[10]，用液態金屬構建高導熱網絡并澆鑄水凝膠形成的導熱復合水凝膠導熱系數高，柔性好，機械性能優良。
[0005]此外，水凝膠的高比熱容結合液態金屬網絡的高導熱性，使熱量不僅能在液態金屬網絡中快速傳遞，也能先被水凝膠吸收再逐漸釋放，避免因局部溫度過高損壞器件，對拓展導熱復合材料的性能和應用具有重要意義。
[0006]參考文獻
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技術實現思路
[0017]針對現有高分子復合材料導熱率偏低、缺乏柔性的問題，本專利技術的目的在于提供一種含液態金屬網絡的導熱復合水凝膠及制備方法。
[0018]本專利技術的目的是通過下述技術方案予以實現的。
[0019]含液態金屬網絡的導熱復合水凝膠，其特征是：液態金屬填充在模版的流道中，低溫冷凍形成固相的液態金屬網絡；低溫下向液態金屬網絡中澆鑄凝膠化前的高分子溶液，凝膠化后成為包裹液態金屬網絡的導熱復合水凝膠；室溫下液態金屬形成可流動的導熱網絡，導熱復合水凝膠經外力作用變形后導熱網絡保持連續狀態。
[0020]含液態金屬網絡的導熱復合水凝膠的制備方法，包括以下步驟：
[0021]1)將液態金屬涂覆在表面含流道的模版上，將涂覆有液態金屬的模版置于絕對壓力為0.1～10KPa的負壓環境中處理5～60min，使液態金屬進入流道；所述液態金屬為室溫下呈現液態的金屬/合金，可以為鎵、鎵銦合金或鎵銦錫合金；所述模版為液態金屬浸潤性高的模版，其材質可以為無機硅、不銹鋼、有機硅、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯；所述流道為槽寬本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種含液態金屬網絡的導熱復合水凝膠及制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將液態金屬涂覆在表面含流道的模版上，將涂覆有液態金屬的模版置于絕對壓強為0.1～10KPa的負壓環境中處理5～60min，使液態金屬進入流道；所述模版流道為槽寬和槽深為100～1000微米的具有不同圖案的溝槽，圖案可以為一字、平行雙一字、平行三一字、十字、井字或螺旋狀；2)刮去模版表面多余的液態金屬，將模版置于
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10～
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50℃溫度下1～24h使液態金屬凝固，得到固相液態金屬；分離液態金屬與模版，得到液態金屬固相網絡；3)將高分子水凝膠前驅體溶于水配置質量分數為1～50％的高分子水凝膠前驅體的水溶液，記為溶液A；將上述溶液A在小于0.1MPa的絕對壓強下處理10～60min以除去氣泡；4)
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10～
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50℃環境下將液態金屬固相網絡置于模具中，澆鑄溶液A，在該溫度下冷卻處理1～24h使溶液A凝膠化形成水...
【專利技術屬性】
技術研發人員：秦盟盟，霍雅潔，封偉，馮奕鈺，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：
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