一種液態(tài)合金及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種液態(tài)合金及其制備方法和應(yīng)用，其中，根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)的液態(tài)合金包含：1-90重量份的鎵(Ga)、1-75重量份的銦(In)和1-40重量份的錫(Sn)。所述液態(tài)合金在臨界溫度下具有超導(dǎo)性質(zhì)，屬于非理想第二類超導(dǎo)體，且具有應(yīng)用簡便、使用范圍廣、成本低廉、無毒、流動(dòng)性佳、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能優(yōu)異等優(yōu)良特性，其制備工藝同樣簡單高效、環(huán)保節(jié)約，所述液態(tài)合金還可廣泛應(yīng)用于電子元器件的電接駁、電子線路板和自修復(fù)導(dǎo)體等。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及金屬材料領(lǐng)域，尤其涉及一種液態(tài)合金及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
低熔點(diǎn)合金，是指熔點(diǎn)低于232℃(Sn的熔點(diǎn))的易熔合金，通常由鉍(Bi)等低熔點(diǎn)金屬元素組成。低熔點(diǎn)合金通常被廣泛地用作焊料，以及電器、蒸汽、消防、火災(zāi)報(bào)警等裝置中的保險(xiǎn)絲、熔斷器等熱敏組件，是一類頗具發(fā)展?jié)摿Φ男滦筒牧稀Ｒ簯B(tài)合金即為一種低熔點(diǎn)合金，且在常溫下為液態(tài)，可以像水一樣自由流動(dòng)，但卻擁有金屬的特性。液態(tài)合金的原子結(jié)構(gòu)也與普通的固態(tài)金屬不同，更類似于非晶態(tài)的液體，其導(dǎo)熱能力和比熱容遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的甲醇和水等導(dǎo)熱劑。鎵為淡藍(lán)色金屬，在29.76℃時(shí)變?yōu)殂y白色液體。液態(tài)鎵很容易過冷即冷卻至0℃而不固化。基于鎵(Ga)的液態(tài)合金正是利用此種金屬低熔點(diǎn)和可保持過冷液態(tài)的性質(zhì)，混合鉍(Bi)、鋁(Al)、鎂(Mg)、銀(Ag)等金屬而制得的。現(xiàn)有最低熔點(diǎn)記錄為3℃，故常溫下呈液態(tài)。超導(dǎo)材料最普遍的應(yīng)用之一為超導(dǎo)線材或線圈，其接駁處也要求具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，以保證在使用過程中輸運(yùn)較大電流。已有報(bào)道的超導(dǎo)線材接駁方法包括粘接、燒結(jié)連接、焊接、金屬套接、壓接等。其中超導(dǎo)接頭的制備工藝復(fù)雜，且對接駁材料的要求很高，普通的材料很難勝任。基于絲網(wǎng)印刷的銀漿導(dǎo)電線路常應(yīng)用于薄膜開關(guān)、軟性線路、玩具線路、手寫板線路、電子琴線路、電腦鍵盤線路、遙控器等產(chǎn)品，由于此種導(dǎo)電線路截面積較小，故而需要所采用的印刷材料具有良好的電導(dǎo)率，且不易損壞而造<br>成斷路。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[技術(shù)問題]本專利技術(shù)的一個(gè)方面涉及一種液態(tài)合金，所述液態(tài)合金具有無毒、流動(dòng)性佳、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能優(yōu)異、臨界溫度下超導(dǎo)等優(yōu)良特性。本專利技術(shù)的另一個(gè)方面涉及一種液態(tài)合金的制備，所述制備工藝簡單高效，成本低廉，環(huán)保節(jié)約。本專利技術(shù)的再一個(gè)方面涉及一種液態(tài)合金的應(yīng)用，所述液態(tài)合金可廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)電路(如超導(dǎo)線材接駁)、電子元器件的電接駁、電子線路板、自修復(fù)導(dǎo)體等領(lǐng)域。[技術(shù)方案]根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種液態(tài)合金，可包含：1-90重量份的鎵(Ga)、1-75重量份的銦(In)和1-40重量份的錫(Sn)。所述各個(gè)組分的重量比不同可調(diào)節(jié)制得的液態(tài)合金的熔點(diǎn)。其中，通過調(diào)節(jié)鎵(Ga)的含量，還可以調(diào)節(jié)所述液態(tài)合金的流動(dòng)性。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，所述液態(tài)合金可包含：5-65重量份的鎵、20-70重量份的銦和5-25重量份的錫。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，所述液態(tài)合金可包含：70-90重量份的鎵和總量為10-30重量份的銦和錫，且所述銦和錫的重量比為1:2。以此配比制得的液態(tài)合金具有適宜的流動(dòng)性和良好的電導(dǎo)率，可應(yīng)用于自修復(fù)導(dǎo)體中，在導(dǎo)體受損時(shí)修復(fù)導(dǎo)體，避免了所述導(dǎo)體的斷路而造成事故損失。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，所述液態(tài)合金可進(jìn)一步包含1-30重量份的其它組分。所述其它組分不作特別的限定，且優(yōu)選地，可選自鉛(Pb)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、銅(Cu)、鈷(Co)、錳(Mn)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鍺(Ge)、鍶(Sr)、釔(Y)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鎘(Cd)、碳納米管(CNT)和石墨烯(Graphene)中的至少一種。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，所述液態(tài)合金可包含1-15重量份的所述其它組分。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，所述液態(tài)合金可包含1-5重量份的所述其它組分。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，所述液態(tài)合金可包含：40-50重量份的鎵、15-20重量份的銦、30-40重量份的錫和1-10重量份的鉛。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，所述液態(tài)合金可包含：40-65重量份的鎵、15-25重量份的銦、10-20重量份的錫、1-5重量份的鋅和1-5重量份的銀。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)方面，提供了上述液態(tài)合金的制備方法，可包括以下步驟：(1)以上述重量比分別稱量鎵、銦和錫；(2)在隔絕空氣的條件下，將鎵加熱至完全熔融；(3)將錫加入到熔融狀態(tài)的鎵中，在加熱條件下，例如加熱至235℃以上使錫熔化，同時(shí)攪拌以獲得均勻的鎵錫混合物；(4)將銦加入到熔融狀態(tài)的鎵錫混合物中，在加熱條件下，例如維持溫度在120℃以上使銦熔化，同時(shí)攪拌以獲得均勻的鎵、銦和錫的混合物；(5)將所述液態(tài)合金自然冷卻至室溫，從而制得所述液態(tài)合金。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施方式，所述液態(tài)合金的制備方法可進(jìn)一步包括：稱量以上重量比的其它組分，所述其它組分可選自鉛(Pb)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、銅(Cu)、鈷(Co)、錳(Mn)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鍺(Ge)、鍶(Sr)、釔(Y)、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鎘(Cd)、碳納米管(CNT)和石墨烯(Graphene)中的至少一種；以及將所述其它組分加入到步驟(1)之后以及步驟(5)之前的任意步驟所獲得的產(chǎn)物中，并攪拌至混合均勻。所述其它組分的添加和攪拌可在加熱或室溫條件下進(jìn)行。根據(jù)本專利技術(shù)的再一個(gè)方面，上述液態(tài)合金的應(yīng)用可包括用于超導(dǎo)電路、電子元器件的電接駁、電子線路板和自修復(fù)導(dǎo)體等。所述液態(tài)合金在降溫固化的過程中，有自然的銦(In)或錫(Sn)以及銦錫(InSn)相等金相的自分離，這是其超導(dǎo)特性的本源。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，所述液態(tài)合金在超導(dǎo)電路的應(yīng)用可包括：超導(dǎo)線材接駁、制作約瑟夫森結(jié)等。所述液態(tài)合金屬于非理想第二類超導(dǎo)體，具有兩個(gè)臨界磁場值，在兩個(gè)臨界磁場值之間，所述液態(tài)合金允許部分磁場穿透材料，此外，非理想第二類超導(dǎo)體有較高的臨界溫度和臨界磁場，可以通過較大的超導(dǎo)電流，故有較高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。[有益效果]本專利技術(shù)所述的液態(tài)合金具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式的由鎵、錫和銦組成的液態(tài)合金是無毒的，即使摻入某些有毒的成分，如鉛、鈷或鎘，由于中和稀釋和合金化的作用，所制得的液態(tài)合金也只有極低的毒性。(2)根據(jù)本專利技術(shù)的液態(tài)合金的導(dǎo)電性能優(yōu)異，如所述液態(tài)合金在20℃時(shí)的電導(dǎo)率可在3×106Ω-1m-1以上，例如，Ga62In22Sn16(下標(biāo)數(shù)字為重量比)的電導(dǎo)率為3.1×106Ω-1m-1，Ga88In4Sn8的電導(dǎo)率為3.6×106Ω-1m-1，均大大優(yōu)于普通的銀漿固化導(dǎo)電線路(電導(dǎo)率1×104Ω-1m-1)，故可代替銀漿用于電子元器件的電接駁、電子線路板中，并且其抗折性明顯優(yōu)于光纖、普通金屬導(dǎo)線和銀漿固化導(dǎo)線等。...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種液態(tài)合金，包含：1?90重量份的鎵、1?75重量份的銦和1?40重量份的錫。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種液態(tài)合金，包含：1-90重量份的鎵、1-75重量份的銦和1-40重量
份的錫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)合金，其中，所述液態(tài)合金包含：5-65重
量份的鎵、20-70重量份的銦和5-25重量份的錫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)合金，其中，所述液態(tài)合金包含：70-90
重量份的鎵和總量為10-30重量份的銦和錫，且所述銦和錫的重量比為1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)合金，其中，所述液態(tài)合金進(jìn)一步包含1-30
重量份的其它組分，所述其它組分選自鉛、鋁、銀、鉻、鈦、鐵、鎂、鈣、銅、
鈷、錳、鎳、鋅、鍺、鍶、釔、鋯、鈮、鉬、鎘、碳納米管和石墨烯中的至少
一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液態(tài)合金，其中，所述液態(tài)合金包含1-15重量
份的所述其它組分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液態(tài)合金，其中，所述液態(tài)合金包含：40-50
重量份的鎵、15-20重量份的銦、30-40重量份的錫和1-10重量份的鉛；或者
所述液態(tài)合金包含：40-65重量份的鎵、15-25重量份的銦、10-20重量份的錫、
1-5重量份的鋅和1-5重量份的銀。
7.一種權(quán)利要求1至3中任一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐迅，李琦，杜軼，呂霄，竇士學(xué)，
申請(專利權(quán))人：河北安耐哲新能源技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：河北;13