一种液态金属柔性电路及液态金属DIY套件的制作方法

本实用新型涉及创新教育技术领域，尤其涉及一种液态金属柔性电路及液态金属diy套件。

背景技术：

目前市面上常见的教学教具种类虽多，但多是以电子积木、编程类产品居多，都面临连线复杂、可操作性差、稳定性差等问题。因此，在教育教学过程中，教师仅能通过单纯的物理知识来教育学生，课程内容枯燥、能力教育缺乏、技能训练单一、成品外观简陋。学生无法将知识和实际生活产生联系和联想，仅仅能锻炼学生的动手能力，课后反应差，无法满足当前素质教育的要求。

技术实现要素：

本实用新型提供一种液态金属柔性电路及液态金属diy套件，可以提高电路教学过程中学生的参与性，满足素质教育的要求。

第一方面，本实用新型提供一种液态金属柔性电路，采用如下技术方案：

所述液态金属柔性电路包括：

柔性基材；

底涂层，所述底涂层位于所述柔性基材上，所述底涂层用于粘附液态金属；

液态金属线路，所述液态金属线路位于所述底涂层上；

元器件粘结层，所述元器件粘结层位于所述柔性基材上；

多个元器件，所述多个元器件包括电源和至少一个功能器件，所述元器件粘贴于所述元器件粘结层上，且所述元器件的引脚与所述液态金属线路连接；

柔性封装层，所述柔性封装层覆盖所述液态金属线路和所述元器件的引脚。

可选地，在粘贴所述元器件之前，所述元器件粘结层呈田字格或多条平行线的形状。

可选地，所述液态金属柔性电路还包括液态金属连接线路，所述液态金属连接线路覆盖所述元器件的引脚和所述液态金属线路的连接位置。

进一步地，所述底涂层包括与所述液态金属线路对应的第一区域，以及与所述元器件的引脚对应的第二区域。

可选地，所述柔性基材朝向所述底涂层的一面设置有装饰层，所述装饰层包括装饰图案、电路走向标识和元器件摆放标识。

进一步地，所述柔性基材上设置有至少一条折叠线，所述折叠线用于指示用户将所述液态金属柔性电路的部分结构竖立。

可选地，所述柔性基材远离所述底涂层的一面设置有装饰图案，所述柔性基材朝向所述底涂层的一面设置有标识图案，所述标识图案包括电路走向标识和元器件摆放标识。

进一步地，所述柔性基材上设置有多条折叠线，所述折叠线用于指示用户将所述液态金属柔性电路折叠成立体结构。

进一步地，所述液态金属柔性电路还包括至少一个折叠边，以及位于至少一个所述折叠边上的粘结胶，所述粘结胶用以维持所述液态金属柔性电路的立体结构。

第二方面，本实用新型提供一种液态金属diy套件，采用如下技术方案：

所述液态金属diy套件包括：

至少一个柔性基材；

第一可固化胶水；

第二可固化胶水；

胶水笔，所述胶水笔用于涂抹所述第一可固化胶水以制作底涂层和元器件粘结层，以及涂抹所述第二可固化胶水以制作柔性封装层；

液态金属膏；

勾线笔，所述勾线笔用于蘸取所述液态金属膏以绘制液态金属线路；

多个元器件，所述多个元器件包括电源和至少一个功能器件。

本实用新型提供了一种液态金属柔性电路及液态金属diy套件，该液态金属柔性电路通过先在柔性基材上绘制底涂层，然后在底涂层上绘制液态金属线路，然后在柔性基材上绘制元器件粘结层，然后将元器件粘贴于元器件粘结层上，最后使用柔性封装层对液态金属线路和元器件的引脚进行封装，即可得到液态金属柔性电路，线路制作简单、可操作性强、稳定性好，在电路教学过程中学生可以独立完成液态金属柔性电路的制作，进而可以提高电路教学过程中学生的参与性，满足素质教育的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的第一种液态金属柔性电路的俯视图；

图2为本实用新型实施例提供的图1的aa’方向的截面示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第二种液态金属柔性电路的俯视图；

图4为本实用新型实施例提供的第二种液态金属柔性电路的立体图；

图5为本实用新型实施例提供的第三种液态金属柔性电路的俯视图；

图6为本实用新型实施例提供的第三种液态金属柔性电路的立体图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下本实用新型实施例中的各技术特征均可以相互结合。为了清楚地示出各结构之间的位置关系，并未在每个附图中示出所有的结构，并不代表该实施例不包括说明书中提及但图中未示出的其他结构。

本实用新型实施例提供一种液态金属柔性电路，具体地，如图1和图2所示，图1为本实用新型实施例提供的第一种液态金属柔性电路的俯视图，图2为本实用新型实施例提供的图1的aa’方向的截面示意图，液态金属柔性电路包括：

柔性基材1；

底涂层2，底涂层2位于柔性基材1上，底涂层2用于粘附液态金属；

液态金属线路3，液态金属线路3位于底涂层2上；

元器件粘结层4，元器件粘结层4位于柔性基材1上；

多个元器件5，多个元器件5包括电源51和至少一个功能器件52，元器件5粘贴于元器件粘结层4上，且元器件5的引脚与液态金属线路3连接；

柔性封装层6，柔性封装层6覆盖液态金属线路3和元器件5的引脚。

该液态金属柔性电路制作过程中，通过先在柔性基材1上绘制底涂层2，然后在底涂层2上绘制液态金属线路3，然后在柔性基材1上绘制元器件粘结层4，然后将元器件5粘贴于元器件粘结层4上，最后使用柔性封装层6对液态金属线路3和元器件5的引脚进行封装，即可得到液态金属柔性电路，线路制作简单、可操作性强、稳定性好，在电路教学过程中学生可以独立完成液态金属柔性电路的制作，进而可以提高电路教学过程中学生的参与性，满足素质教育的要求。

下面本实用新型实施例对液态金属柔性电路中的各结构进行详细说明。

本实用新型实施例中的柔性基材1可以为纸质基材、布料、塑料基材等，示例性地，柔性基材1为纸质基材。柔性基材1可以为规则的矩形，也可以为其他形状，以满足不同需求，此处不进行限定。

本实用新型实施例中的底涂层2可以由可固化胶水绘制固化后形成。优选地，底涂层2的宽度大于液态金属线路3的宽度，以保证液态金属线路3的各个位置均不会直接与柔性基材1接触，液态金属线路3的附着力好，绘制方便且不易脱落。

本实用新型实施例中提及的液态金属为熔点在室温以下的金属单质、熔点在室温以下的合金、或者以上述金属单质和/或合金为主要成分的导电混合物。例如，液态金属为镓基液态金属，如镓铟共晶合金，镓单质或镓铟锡共晶合金，液态金属还可以为镓基液态金属与镍粉、铁粉、铁镍粉、银粉、银包铜粉中的一种或几种的混合物，以对液态金属的粘度和/或电学性能进行调节。优选地，本实用新型实施例中液态金属为镓铟共晶合金与铁粉以及银粉的混合物。

另外，液态金属线路3可以包括跨线或架桥，该跨线或架桥与下层液态金属线路3之间可采用普通不干胶贴纸进行绝缘。

可选地，本实用新型实施例中在粘贴元器件5之前，元器件粘结层4呈田字格或多条平行线的形状，以避免元器件粘结层4中粘结剂的量过多，使得粘贴元器件5时，施加的压力不会使粘结剂逸出，进而确保元器件5的引脚不会翘起而造成电路虚连，也不会造成污染而影响液态金属柔性电路的美观程度。

可选地，本实用新型实施例中的功能器件52可以为发光元件、自锁开关、声控开关、光控开关、蜂鸣器、太阳能电池板、三极管、二极管、电容、电阻、芯片、传感器、扬声器或者震动马达等。本领域技术人员可以根据液态金属柔性电路的目标性能选择合适的功能器件52，以及对功能器件52之间、功能器件52与电源51之间的电连接方式进行合理选择，此处不再进行赘述。

可选地，为了提高液态金属线路3与元器件5之间的电连接的可靠性，本实用新型实施例中选择，如图2所示，液态金属柔性电路还包括液态金属连接线路7，液态金属连接线路7覆盖元器件5的引脚和液态金属线路3的连接位置。液态金属连接线路7的材质以及制作方式均可以与液态金属线路3相同。

进一步地，底涂层2可以包括与液态金属线路3对应的第一区域，以及与元器件5的引脚对应的第二区域，以使得液态金属连接线路7也不会直接与柔性基材1接触，液态金属连接线路7的附着力好，绘制方便且不易脱落。

为了提高液态金属柔性电路的柔性，本实用新型实施例中选择，柔性封装层6仅覆盖液态金属所在位置(如液态金属线路3，或者，液态金属线路3和液态金属连接线路7)，以及元器件5的引脚所在位置。

另外，本实用新型实施例中的液态金属柔性电路还可以包括装饰层，以提高液态金属柔性电路的美观程度，装饰层可以通过打印、印刷等方式制作在柔性基材1上。其中，液态金属柔性电路中装饰层的设置方式可以有多种。

在一个例子中，柔性基材1朝向底涂层2的一面设置有装饰层，装饰层可以包括装饰图案、电路走向标识和元器件摆放标识等，进一步降低液态金属柔性电路制作过程的复杂程度，提高液态金属柔性电路的成品质量。

进一步地，柔性基材1上还可以设置有至少一条折叠线，折叠线用于指示用户将液态金属柔性电路的部分结构竖立。当然，此时选用的柔性基材1应为具有一定定型效果的柔性基材，如纸质基材、塑料基材等。

示例性地，如图3和图4所示，图3为本实用新型实施例提供的第二种液态金属柔性电路的俯视图，图4为本实用新型实施例提供的第二种液态金属柔性电路的立体图，柔性基材1上设置有装饰层8，以及与装饰层8对应的折叠线9和易撕线10，制作完成液态金属柔性电路中的所有结构后，将易撕线10撕开，通过折叠线9即可将液态金属柔性电路的部分结构竖立，提高液态金属柔性电路的趣味性。

在又一个例子中，柔性基材1远离底涂层2的一面设置有装饰图案，柔性基材朝向底涂层的一面设置有标识图案，标识图案包括电路走向标识和元器件摆放标识。

进一步地，柔性基材1上设置有多条折叠线，折叠线用于指示用户将液态金属柔性电路折叠成立体结构。类似地，此时选用的柔性基材1应为具有一定定型效果的柔性基材，如纸质基材、塑料基材等。

示例性地，如图5和图6所示，图5为本实用新型实施例提供的第三种液态金属柔性电路的俯视图，图6为本实用新型实施例提供的第三种液态金属柔性电路的立体图，柔性基材1远离底涂层的一面设置有装饰图案，柔性基材1朝向底涂层的一面设置有标识图案，标识图案包括电路走向标识和元器件摆放标识，柔性基材1朝向底涂层的一面还设置有与目标立体结构对应的折叠线9，制作完成液态金属柔性电路中的所有结构后，通过折叠线9即可将液态金属柔性电路折叠成房屋状结构，此时，液态金属线路3、元器件5等均位于房屋状结构内部，元器件5为led时，其开启后发出的光线可以从房屋状结构的窗户射出，提高了液态金属柔性电路的趣味性。

进一步地，如图5所示，液态金属柔性电路还包括至少一个折叠边11，以及位于至少一个折叠边11上的粘结胶，粘结胶用以维持液态金属柔性电路的立体结构。

需要说明的是，本实用新型实施例中的液态金属柔性电路可以具有完整的目标功能和/或目标形状，也可以由多个液态金属柔性电路相互拼接实现目标功能和/或目标形状。

此外，本实用新型实施例还提供一种液态金属diy套件，具体地，该液态金属diy套件包括：

至少一个柔性基材；

第一可固化胶水；

第二可固化胶水；

胶水笔，胶水笔用于涂抹第一可固化胶水以制作底涂层和元器件粘结层，以及涂抹第二可固化胶水以制作柔性封装层；

液态金属膏；

勾线笔，勾线笔用于蘸取液态金属膏以绘制液态金属线路；

多个元器件，多个元器件包括电源和至少一个功能器件。

此处液态金属膏和柔性基材的相关描述可以参见之前内容，此处不再进行赘述。

优选地，本实用新型实施例中所采用的第一可固化胶水和第二可固化胶水均具有良好的柔性和可拉伸性，可满足任意形状的立体电路成型，耐弯折系数高。

可选地，第一可固化胶水和第二可固化胶水均为室温下可自发固化的胶水。进一步选择，第一可固化胶水的固化时间(如3-5分钟)，短于第二可固化胶水的固化时间(如15-20分钟)。

示例性地，本实用新型实施例提供一种基于上述液态金属diy套件制作上述液态金属柔性电路的制作过程，所述制作过程包括：

步骤s1、准备好液态金属diy套件，其中，选择具有装饰层的柔性基材，装饰层包括装饰图案、电路走向标识和元器件摆放标识；

步骤s2、将柔性基材平铺在桌面，观察电路走向标识及元器件摆放标识，理解电路工作原理；

步骤s3、利用胶水笔在绘有电路线条、元器件引脚的地方涂抹第一可固化胶水，制作底涂层，涂抹时尽量确保底涂层均匀，并确保其完全固化；

步骤s4、利用勾线笔蘸取液态金属膏，均匀绘制液态金属线路，确保绘制线条均匀无断开和短路情况；

步骤s5、利用胶水笔在绘有元器件图案的地方涂抹第一可固化胶水，采用田字格或平行线的形式涂抹，制作元器件粘结层；

步骤s6、在元器件粘结层位置处粘贴元器件，元器件引脚与液态金属线路充分接触，且元器件可以稳定的固定在柔性基材上；

步骤s7、利用勾线笔蘸取液态金属膏，绘制液态金属连接线路，将元器件引脚与液态金属线路连接，确保电路工作稳定性；

步骤s8、测试电路是否工作正常，若正常工作，继续进行后续步骤；若无法正常工作，则进行检修；

步骤s9、利用胶水笔涂抹第二可固化胶水制作柔性封装层，将第二可固化胶水均匀涂抹在元器件引脚及液态金属线路上，将液态金属柔性电路放置在通风干燥处静置15-20min，以使柔性封装层完全固化。

步骤s10、根据液态金属柔性电路中折叠线将液态金属柔性电路进行弯折塑型，利用胶水笔在需粘贴固定位置涂抹第一可固化胶水，完成立体电路的制作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。