液态金属建筑电路材料的制备及应用基础研究

作     者：常皓 

作者单位：北京建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王瑞祥

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：导电涂料 液态金属浆料 可回收材料 建筑电路 

摘      要：随着时代的发展,为了保护环境,节约能源和满足人民增长的精神和物质的需求,如智能建筑、临时建筑、集装箱建筑等建筑形式兴起。这是将印刷电路的思想引入建筑领域的契机。环保型的可涂刷建筑电路能够统一临时建筑和集装箱建筑对于建筑快速拆装的要求和智能建筑对于电路系统的要求,对建筑的发展至关重要。本文通过向共晶镓铟合金中掺杂镍粉,制备了一种低流动性,具有可塑性,对基底有良好粘附性的材料。这种材料可以像颜料一样通过毛刷直接在基底上涂刷形成涂层图案,有作为建筑电路的潜力。对材料的导电性和粘附性测试证明,这种材料具有良好的导电性和对基底的粘附性,可以直接涂刷在基底材料表面形成良好的导电通路。文章主要包括以下内容:(1)采用机械搅拌法制备了液态金属浆料,并通过磁力测试,扫描电镜显微,X射线能谱分析等手段对产物进行了初步的表征。通过用四线制法测量材料的伏安特性曲线测量了材料的导电特性,通过利用表面张力测试仪进行的纸片提拉实验和滚动角测试证明了材料的粘附性。(2)通过X射线光电子能谱和盐酸蒸汽氛围下的制备及滚动角测试研究了材料制备和粘附过程中的机理。结果表明,液态金属的氧化膜在液态金属浆料的制备和其粘附基底的过程中发挥着关键性的作用。(3)通过对镍液态金属浆料的研究,进一步地制备了可回收液态金属浆料。可回收液态金属浆料是通过向共晶镓铟合金中掺杂石英粉制备而成。材料的伏安特性曲线和滚动角测试表明其同样具有良好的导电性和对基底的粘附性。通过加入能够溶解液态金属氧化膜的稀盐酸或氢氧化钠溶液,液态金属浆料中的共晶镓铟合金和石英粉分离,从而恢复流动性并在容器底部聚沉。以此方法可以回收液态金属浆料中90%以上的共晶镓铟合金。本文为创造能够快速涂刷并回收的建筑电路铺平了一部分道路。