CN111462934A - 导电浆料及其制备方法、可穿戴电子电路及其diy套件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导电浆料及其制备方法、可穿戴电子电路及其DIY套件，涉及电子电路技术领域。本发明提供的导电浆料由镓基液态金属、粘度调节填料、以及导电填料组成；其中，按重量百分比计，所述导电浆料包括4％～10％粘度调节填料，4％～10％导电填料，余量为镓基液态金属；所述粘度调节填料为铁粉、镍粉、铁镍粉中的一种或几种，所述导电填料为银包铜粉。本发明的技术方案能够简单地制作可穿戴电子电路，可操作性强，有助于满足用户对可穿戴电子装置的个性化需求。

Description

导电浆料及其制备方法、可穿戴电子电路及其DIY套件

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种导电浆料及其制备方法、可穿戴电子电路及其DIY套件。

背景技术

可穿戴电子装置是在被穿戴在例如人体(例如，腕部、颈部、头部等)上的同时被使用的电子装置。因为可穿戴电子装置可以提供具有很大便携性的各种服务，所以可穿戴电子装置的使用正在增加，且对可穿戴电子装置的个性化需求也逐渐增加。

可穿戴电子装置需要包括电子电路才可实现其功能，传统的电子电路中采用铜导线或者铝导线，其制作过程中需要进行刻蚀等复杂工艺，无法进行DIY制作，无法满足用户对可穿戴电子装置的个性化需求。

发明内容

本发明提供一种导电浆料及其制备方法、可穿戴电子电路及其DIY套件，可以简单地制作可穿戴电子电路，可操作性强，有助于满足用户对可穿戴电子装置的个性化需求。

第一方面，本发明提供一种导电浆料，采用如下技术方案：

所述导电浆料由镓基液态金属、粘度调节填料、以及导电填料组成；其中，按重量百分比计，所述导电浆料包括4％～10％粘度调节填料，4％～10％导电填料，余量为镓基液态金属；所述粘度调节填料为铁粉、镍粉、铁镍粉中的一种或几种，所述导电填料为银包铜粉。

可选地，所述镓基液态金属为镓单质，或者镓铟共晶合金，或者镓铟锡共晶合金。

可选地，所述粘度调节填料为铁镍粉，所述导电浆料包括5％粘度调节填料。

可选地，所述粘度调节填料为镍粉，所述导电浆料包括4％粘度调节填料。

可选地，所述粘度调节填料的粒径为1～5微米。

可选地，所述导电浆料包括5％导电填料。

可选地，所述导电填料的粒径为1～5微米。

第二方面，本发明提供一种导电浆料的制备方法，用于制作以上任一项所述的导电浆料，所述制备方法采用如下技术方案：

所述导电浆料的制备方法包括：

按重量百分比称取镓基液态金属、粘度调节填料以及导电填料；

通过球磨或者捏合工艺，将所述镓基液态金属、所述粘度调节填料、以及所述导电填料混合均匀，得到所述导电浆料。

第三方面，本发明提供一种可穿戴电子电路，所述可穿戴电子电路包括：位于人体皮肤上的液态金属线路，所述液态金属线路由以上任一项所述的导电浆料制成。

第四方面，本发明提供一种可穿戴电子电路的DIY套件，所述可穿戴电子电路的DIY套件包括：手绘套件，所述手绘套件包括毛刷，以及以上任一项所述的导电浆料。

本发明提供了一种导电浆料及其制备方法、可穿戴电子电路及其DIY套件，该导电浆料由镓基液态金属、粘度调节填料、以及导电填料组成；其中，按重量百分比计，导电浆料包括4％～10％粘度调节填料，4％～10％导电填料，余量为镓基液态金属；粘度调节填料为铁粉、镍粉、铁镍粉中的一种或几种，导电填料为银包铜粉。一方面镓基液态金属具有较低的熔点，易于熔化呈液态，另一方面粘度调节填料使导电浆料具有合适的粘度，再一方面导电填料使导电浆料具有较好的电学性能，再一方面该导电浆料仅含有镓基液态金属、粘度调节填料以及导电填料这三种组分，无其他有机溶剂、分散剂、耦合剂、表面活性剂等组分，生物相容性较好，因此，该导电浆料可以通过刷涂、手绘等方式直接制作成液态金属线路，应用于可穿戴电子电路中，因此，本发明的技术方案能够简单地制作可穿戴电子电路，可操作性强，有助于满足用户对可穿戴电子装置的个性化需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的导电浆料的制备方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的可穿戴电子电路的俯视图；

图3为本发明实施例提供的图2沿AA’方向的截面示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。

本发明实施例提供了一种导电浆料，该导电浆料由镓基液态金属、粘度调节填料、以及导电填料组成；其中，按重量百分比计，导电浆料包括4％～10％粘度调节填料，4％～10％导电填料，余量为镓基液态金属；粘度调节填料为铁粉、镍粉、铁镍粉中的一种或几种，导电填料为银包铜粉。

以上所述的铁镍粉是铁镍合金制成的粉，例如，该铁镍合金中，按重量百分比计，铁72.8％，碳0.75％，其余为镍，当然还有少量不可避免的杂质元素。

若导电浆料中粘度调节填料的含量高于上述范围，将会使得导电浆料的粘度过大，而无法刷涂或手绘，较难形成液态金属线路等结构，若导电浆料中粘度调节填料的含量低于上述范围，将会使得导电浆料的流动性过大，无法在基材上稳定附着，也较难形成液态金属线路等结构。可选地，该导电浆料中粘度调节填料的重量百分比可以为4％、5％、6％、7％、8％、9％或者10％。

若导电浆料中导电填料的含量高于上述范围，将会使得导电浆料的粘度过大，且成本过高，若导电填料的含量低于上述范围，将会使得导电浆料的导电性能较差。可选地，该导电浆料中导电填料的重量百分比可以为4％、5％、6％、7％、8％、9％或者10％。

如图1所示，图1为本发明实施例提供的导电浆料的制备方法的流程图，导电浆料的制备方法包括：

步骤S1、按重量百分比称取镓基液态金属、粘度调节填料以及导电填料；

步骤S2、通过球磨或者捏合工艺，将镓基液态金属、粘度调节填料、以及导电填料混合均匀，得到导电浆料。

示例性地，球磨工艺中的工艺参数为：转速500转/分，球磨时间10-30分钟；捏合工艺中的工艺参数为转速50-60转/分，捏合时间2小时。

需要说明的是，该导电浆料中具体选择以上各具体组分的原因如下：

选择镓基液态金属的原因在于：镓基液态金属具有较低的熔点，室温下或者稍微加热即可熔化呈液态，易于使用导电浆料手绘制作液态金属线路等结构。

选择铁粉、镍粉、铁镍粉中的一种或几种作为粘度调节填料的原因如下：铁粉、镍粉、铁镍粉可以很好地调节导电浆料的粘度，使导电浆料不会因粘度过大而无法刷涂或手绘，也不会因粘度过小流动性过大，无法在基材上稳定附着，且成本较低。虽然在导电浆料中添加银粉、铜粉、银铜粉等也可以调节导电浆料的粘度，但是银粉、铜粉、银铜粉等容易生成大颗粒的化合物，增加导电浆料的颗粒感，以及降低导电浆料的性能的均一性，且成本较高。

选择银包铜粉作为导电填料的原因如下：银包铜粉具有较好的导电性，且成本较低，增加导电浆料的导电性的同时，保证了导电浆料的综合性能较好。虽然铜粉、银粉等也常作为导电填料，但发明人发现铜粉容易与镓反应生成铜镓化合物，使得导电浆料的导电性差，若为了保证导电性则需要添加大量的铜粉，会使得导电浆料易固化，而银粉则成本过高。

由以上所述可知，本发明实施例中的导电浆料易于熔化呈液态，且具有合适的粘度，且具有较好的电学性能(电导率在5×10⁶以上)，另外该导电浆料仅含有镓基液态金属、粘度调节填料以及导电填料这三种组分，无其他有机溶剂、分散剂、耦合剂、表面活性剂等组分，生物相容性较好，因此，该导电浆料可以通过刷涂、手绘等方式直接制作成液态金属线路，应用于可穿戴电子电路中，因此，本发明的技术方案能够简单地制作可穿戴电子电路，可操作性强，有助于满足用户对可穿戴电子装置的个性化需求。

可选地，本发明实施例中，镓基液态金属为镓单质(熔点29.8℃)，或者镓铟共晶合金(熔点15.5℃)，或者镓铟锡共晶合金(熔点11℃)。

发明人发现，当粘度调节填料为镍粉时，少量添加镍粉即可调节导电浆料的粘度，但较难对导电浆料的粘度进行精确控制，且在制备导电浆料的过程中，镍粉易于和镓基液态金属发生合金化反应，得到部分合金化的产物，该部分合金化的产物会在室温下自发继续进行合金化反应，而使得导电浆料的粘度逐渐增加，不利于导电浆料的长期使用以及性能稳定。

当粘度调节填料为铁粉时，铁粉在存储过程中容易被氧化，较难制备导电浆料。

当粘度调节填料为铁镍粉时，添加铁镍粉后，导电浆料的粘度增加较为缓慢，易于精确控制，且由于铁镍粉中镍含量较少，在制备导电浆料的过程中，铁镍粉较难和镓基液态金属发生合金化反应，导电浆料可以长时间保持合适的粘度以及性能稳定。

基于以上考虑，本发明实施例提供几种可选的粘度调节填料的选择方式，以及对应的重量百分比。在一个例子中，粘度调节填料为铁镍粉，导电浆料包括5％粘度调节填料。在又一个例子中，粘度调节填料为镍粉，导电浆料包括4％粘度调节填料。

进一步地，在以上所述的两个例子中，导电浆料包括5％导电填料。

另外，粘度调节填料的粒径越小，其比表面积越大，其与镓基液态金属之间的接触面积越大，二者越容易混合，且对导电浆料的粘度的调节效果越明显，但粒径过小的粘度调节填料较难制备，成本较高。

本发明实施例中选择粘度调节填料的粒径为1～5微米，如2微米，以使得导电浆料较细腻，颗粒感较少，在人体皮肤等制作液态金属线路时，用户的体验好，且粘度调节填料易于制备、成本较低。

基于同样的考虑，本发明实施例中选择导电填料的粒径为1～5微米，如2微米，以使得导电浆料较细腻，颗粒感较少，在人体皮肤等制作液态金属线路时，用户的体验好，且导电填料易于制备、成本较低。

此外，本发明实施例提供了一种可穿戴电子电路，如图2和图3所示，图2为本发明实施例提供的可穿戴电子电路的俯视图，图3为本发明实施例提供的图2沿AA’方向的截面示意图一，可穿戴电子电路包括：位于人体皮肤上的液态金属线路1，液态金属线路1由以上任一项所述的导电浆料制成。

具体地，如图2和图3所示，可穿戴电子电路包括：液态金属线路1，液态金属线路1位于皮肤上；电源2和至少一个元件3，电源2和至少一个元件3均与液态金属线路1连接，电源2、液态金属线路1和至少一个元件3构成一个闭合回路；封装层4，封装层4覆盖于液态金属线路1、电源2和至少一个元件3上。

其中，电源2、液态金属线路1和至少一个元件3构成一个闭合回路，使可穿戴电子电路具有相应的功能，封装层4用于有效对液态金属线路1、电源2和至少一个元件3进行封装，有助于提高可穿戴电子电路的结构稳定性。

该可穿戴电子电路可以位于用户的手部、胳膊、脸部、腿部、脚部等任何可能的位置，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

制作该可穿戴电子电路时，先确定可穿戴电子电路的穿戴位置，然后在穿戴位置对应的皮肤上，使用导电浆料制作液态金属线路1，并贴附电源2和至少一个元件3，然后形成封装层4，对液态金属线路1、电源2和至少一个元件3进行封装，即可完成可穿戴电子电路的制作。

使用导电浆料制作液态金属线路1之前，可以在穿戴位置对应的皮肤上，形成隔离层，隔离层具有生物相容性，且可粘附液态金属。隔离层的设置可以使得在人体皮肤上制作液态金属线路时，液态金属不会直接接触人体皮肤，不会对人体皮肤造成伤害，安全性更高。该隔离层可以为单层结构也可以为多层结构，例如该隔离层为双层结构时，底层(接触皮肤的一层)为生物相容性好的膜层，顶层(接触液态金属的一层)为可粘附液态金属以及封装层的膜层。

该可穿戴电子电路可以作为文化创意产品、美妆产品、个性装置、教学教具、监测电路、报警电路等，是电子爱好者、数码DIY爱好者，科普教育者、时尚追求者、电子研发人员等的福音。

此外，本发明实施例提供了一种可穿戴电子电路的DIY套件，可穿戴电子电路的DIY套件包括：手绘套件，手绘套件包括毛刷，以及以上任一项所述的导电浆料。

手绘套件还可以包括液态金属书写笔，和/或，可转印液态金属的***。

该DIY套件还可以包括贴附套件、封装套件、涂抹套件和修改套件中的一个或多个；其中，贴附套件包括贴附工具、电源和至少一个元件；封装套件包括盛放有封装材料的容器和封装工具；涂抹套件包括盛放有隔离材料的容器和涂抹工具，若隔离材料为多种时，涂抹工具也应该有多个；修改套件包括液态金属擦除笔，该液态金属擦除笔可以将多余的液态金属线路擦除。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种导电浆料，其特征在于，由镓基液态金属、粘度调节填料、以及导电填料组成；其中，按重量百分比计，所述导电浆料包括4％～10％粘度调节填料，4％～10％导电填料，余量为镓基液态金属；所述粘度调节填料为铁粉、镍粉、铁镍粉中的一种或几种，所述导电填料为银包铜粉。

2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述镓基液态金属为镓单质，或者镓铟共晶合金，或者镓铟锡共晶合金。

3.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述粘度调节填料为铁镍粉，所述导电浆料包括5％粘度调节填料。

4.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述粘度调节填料为镍粉，所述导电浆料包括4％粘度调节填料。

5.根据权利要求3或4所述的导电浆料，其特征在于，所述导电浆料包括5％导电填料。

6.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述粘度调节填料的粒径为1～5微米。

7.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电填料的粒径为1～5微米。

8.一种导电浆料的制备方法，用于制备如权利要求1～7任一项所述的导电浆料，其特征在于，所述制备方法包括：

按重量百分比称取镓基液态金属、粘度调节填料以及导电填料；

通过球磨或者捏合工艺，将所述镓基液态金属、所述粘度调节填料、以及所述导电填料混合均匀，得到所述导电浆料。

9.一种可穿戴电子电路，其特征在于，包括：

位于人体皮肤上的液态金属线路，所述液态金属线路由如权利要求1～7任一项所述的导电浆料制成。

10.一种可穿戴电子电路的DIY套件，其特征在于，包括：手绘套件，所述手绘套件包括毛刷，以及如权利要求1～7任一项所述的导电浆料。

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