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自封装液态金属笔及制作方法
申请号	CN201510744766.5	申请日	2015-11-04	公开(公告)号	CN106636829A	公开(公告)日	2017-05-10
申请人	中国科学院理化技术研究所;			发明人	王磊; 刘静;
摘要	本发明提供一种新型的自封装液态金属笔及制作方法，所述自封装液态金属笔是以液态金属芯材作为笔芯，高分子柔性材料作为消耗型外壳笔杆的书写笔。所述笔芯的材质为镓铟合金、镓铟锡合金或铋铟锡合金，其粘稠度为500-650Pa.s。书写过程中，高分子柔性材料会覆盖在液态金属表面，实现了边写边封装的过程，省略了额外的封装操作，降低了生产成本，可实现方便、快速书写和封装液态金属。
权利要求	1.一种液态金属芯材，其特征在于，所述笔芯的材质为镓铟合金、镓铟锡合金或铋铟锡合金，其粘稠度为500-650Pa.s。 2.根据权利要求1所述的液态金属芯材，其特征在于，所述镓铟合金中镓的质量百分比为75.5％-90％、铟的质量百分比为10％-24.5％；所述镓铟锡合金中镓的质量百分比≥75.5％、铟的质量百分比为10％-24.5％、锡的质量百分比≤5％；所述铋铟锡合金中铋的质量百分比≥75.5％、铟的质量百分比为10％-24.5％、锡的质量百分比≤5％。 3.权利要求1或2所述液态金属芯材的制备方法，其特征在于，将液态的镓铟合金、镓铟锡合金或铋铟锡合金进行磁力搅拌3-6小时，搅拌速度为200-500r/min，使液态合金从流动状态转变成膏状。 4.自封装液态金属笔，其特征在于，以权利要求1或2所述的液态金属芯材作为笔芯，高分子柔性材料作为消耗型外壳笔杆的书写笔。 5.根据权利要求4所述的自封装液态金属笔，其特征在于，所述高分子柔性材料包括蜡、油脂。 6.权利要求4或5所述自封装液态金属笔的制作方法，其特征在于，将权利要求1或2所述的液态金属芯材挤压或注入到中空笔杆的内部，即得。
说明书全文	自封装液态金属笔及制作方法技术领域 [0001] 本发明涉及材料工程领域，具体地说，涉及一种新型的自封装液态金属笔及制作方法。背景技术 [0002] 液态金属可以通过特殊的笔书写在PVC(聚氯乙烯)表面，从而形成可以书写的电路。然而由于液态金属的特殊浸润性，不能够浸润很多表面，为此需要对其进行改性，以方便实际工业应用。发明内容 [0003] 本发明的针对液态金属和多种基底之间相容性差，导致不能在多种基底表面实现书写的问题，提供了一种新型的可以在多种基底表面或壁面实现书写，同时边封装的液态金属笔及制作方法。 [0004] 为了实现本发明目的，本发明首先提供一种液态金属芯材，所述笔芯的材质为镓铟合金、镓铟锡合金或铋铟锡合金，其粘稠度为500-650Pa.s(约578Pa.s)。 [0005] 所述镓铟合金中镓的质量百分比为75.5％-90％、铟的质量百分比为10％-24.5％；所述镓铟锡合金中镓的质量百分比≥75.5％、铟的质量百分比为 10％-24.5％、锡的质量百分比≤5％；所述铋铟锡合金中铋的质量百分比≥75.5％、铟的质量百分比为10％-24.5％、锡的质量百分比≤5％。 [0006] 本发明还提供所述液态金属芯材的制备方法，将液态的镓铟合金、镓铟锡合金或铋铟锡合金进行磁力搅拌3-6小时，搅拌速度为200-500r/min，使液态合金从流动状态转变成膏状(即液态金属部分氧化，合金中氧化物含量不超过10％)。 [0007] 本发明还提供一种自封装液态金属笔，其是以上述液态金属芯材作为笔芯，高分子柔性材料作为消耗型外壳笔杆的书写笔。 [0008] 所述高分子柔性材料包括蜡、油脂(动物脂肪)等。 [0009] 本发明进一步提供所述自封装液态金属笔的制作方法，将所述液态金属芯材挤压或注入到(采用流注法)中空笔杆的内部。 [0010] 将液态金属芯材注射到中空的蜡笔或油脂等固体高分子材料中间，在书写过程中消耗了外部材料，同时将液态金属书写在了任意基底表面或壁面。书写过程中，蜡笔材料或其它封装材料，会覆盖在液态金属表面，实现了边写边封装的过程。也可以采用不同色彩的蜡质外壳，从而实现彩色液态金属书写和封装。 [0011] 本发明通过对液态金属进行改性，使液态金属由液态变成了膏状，方便了实际工业应用。在书写过程，可以实现边书写，边封装，省略了额外的封装过程，降低了生产成本。 [0012] 本发明提供的自封装液态金属笔具有以下优点： [0013] (一)本发明提供了一种简单、低成本的自封装液态金属书写笔。 [0014] (二)本发明解决了液态金属在纸表面不能够流利书写的问题，实现了快速书写。 [0015] (三)本发明可以实现在打印纸表面快速书写，而且实现了边书写边封装过程，高分子柔性材料(例如蜡笔材料)覆盖在液态金属线表面，有效防止了液态金属的进一步氧化。 [0016] (四)本发明自封装液态金属笔的制作过程简单，为大规模生产提供了基础。附图说明 [0017] 图1为本发明实施例1中膏状液态金属示意图。 [0018] 图2为本发明实施例1中自封装液态金属书写蜡笔的制作过程示意图。 [0019] 图3为本发明实施例1中蜡笔在灌装液态金属的前(a和b)、后状态(c)和书写状态(d)示意图。 [0020] 图4为本发明实施例3中自封装液态金属笔的切面及正面示意图。具体实施方式 [0021] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。 [0022] 实施例1自封装液态金属笔的制作 [0023] 1、取20ml液态金属(镓的质量百分比为75.5％、铟的质量百分比为24.5％)放入烧杯中，通过磁力搅拌3-6小时，搅拌速度为500r/min，使液态金属部分氧化，从流动状态转变成膏状，其粘稠度约为578Pa.s。 [0024] 2、取一支蜡笔，通过电钻将其中间打通，为液态金属的灌装做准备。 [0025] 3、采用流注法，通过注射器将膏状的液态金属注射进蜡笔中心，形成自封装液态金属笔。 [0026] 4、通过在纸表面书写，液态金属在蜡笔留下的痕迹中间位置，有效防止了液态金属的进一步氧化，从而实现了边书写边封装。 [0027] 图1为实施例1中膏状液态金属示意图。 [0028] 图2为实施例1中自封装液态金属书写蜡笔的制作过程示意图。 [0029] 图3为实施例1中蜡笔在灌装液态金属的前(a和b)、后状态(c)和书写状态(d)示意图。 [0030] 实施例2自封装液态金属笔的制作 [0031] 1、取20ml液态金属(镓的质量百分比为75.5％、铟的质量百分比为19.5％、锡质量百分比为5％)放入烧杯中，通过磁力搅拌3-6小时,搅拌速度为400r/min，使液态金属部分氧化，从流动状态转变成膏状，其粘稠度约为525Pa.s。 [0032] 2、取一支蜡笔，通过电钻将其中间打通，为液态金属的灌装做准备。 [0033] 3、通过注射器，将膏状的液态金属注射进蜡笔中心，形成自封装液态金属笔。 [0034] 4、通过在纸表面书写，液态金属在蜡笔留下的痕迹中间位置，有效防止了液态金属的进一步氧化，从而实现了边书写边封装。 [0035] 实施例3自封装液态金属笔的制作 [0036] 1、取20ml液态金属(铋的质量百分比为75％、铟的质量百分比为24％、锡的质量百分比为1％)放入烧杯中，通过磁力搅拌3-6小时，搅拌速度为200r/min，使液态金属部分氧化，从流动状态转变成膏状，其粘稠度约为600Pa.s。 [0037] 2、取一支蜡烛，通过加热使其变成粘稠状物质，为自封装液态金属笔的制作做准备。 [0038] 3、通过挤压和加热装置，将膏状的液态金属挤压成条柱状，再将液态蜡压制成凹槽状，液态金属放置在中间，于80℃压实，形成自封装液态金属笔(图4)。 [0039] 4、通过在纸表面书写，液态金属在蜡笔留下的痕迹中间位置，有效防止了液态金属的进一步氧化，从而实现了边书写边封装。 [0040] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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