[實用新型]一種石墨烯電光纜

有效

• 申請號: 201420329360.1
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN203931615U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 王子韓
• 申請（專利權）人: 韓金玲
• 主分類號: H01B9/00
• 分類號: H01B9/00;H01B1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型電力輸電領域，具體涉及一種可以同時輸送電力和傳輸信號的電力光纜即一種石墨烯電光纜。

背景技術

電光纜也就是電力光纜是指把光纖放置在架空高壓輸電線的地線中，用以構成輸電線路上的光纖通信網，這種結構形式兼具地線與通信雙重功能，一般稱作OPGW光纜，還有一種是在傳統的相線結構中將光纖單元復合在導線中的光纜，是充分利用電力系統自身的線路資源，特別是電力配網系統，避免在頻率資源、路由協調、電磁兼容等方面與外界的矛盾，使之具有傳輸電能及通信的雙重功能。

從目前來看，電力光纖主要是把金屬電纜和石英光纖簡單的復合在一起，這樣制作工藝復雜，成本高，且由于光纖和電纜簡單的復合，由于兩種材質屬性不一樣，導致產品一致性差，且安裝使用復雜，難以推廣應用。

石墨烯（Graphene）的命名來自英文的graphite(石墨) + -ene(烯類結尾)。它一直被認為是假設性的結構，無法單獨穩定存在。2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因“在二維石墨烯材料的開創性實驗”為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

石墨烯結構非常穩定，迄今為止，研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應外力，也就保持了結構穩定。這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由于原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小，同時，石墨烯是世上最薄也是最堅硬的納米材料 ，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數高達5300 W/（m·K），高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15 000 cm2 /（V·s），又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6 Ω·cm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子跑的速度極快，石墨烯是世界上導電性最好的材料，電子在其中的運動速度達到了光速的1/300，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。

石墨烯與石英具有很好的親和力，把石墨烯和光纖結合在一起，形成一種新的石墨烯電光纜，是解決目前電光纜處在問題的一條很好的解決方案。

發明內容

為了解決現有電光纜存在的問題，解決傳統電光纜成本高，安裝維護困難控制系統復雜，安全可靠性低問題。本實用新型提供一種石墨烯電光纜。本實用新型為實現其目的所采取的技術方案：一種石墨烯電光纜包括：石英光纖纖維，石墨烯薄膜層，保護絕緣層。電光纜的主體由石英光纖纖維和石墨烯薄膜組成，石墨烯薄膜包裹在石英光纖維的表面，進一步的石墨烯薄膜層至少為一層，優選的為10層。

進一步的不少于一根的石墨烯電光纜纖維外面包裹絕緣層，優選的32根石墨烯電光纜纖維作為一束，外面包裹絕緣層，優選的絕緣層為聚乙烯。

優選的石墨烯薄膜在石英光纖纖維上直接生長，在一定的石墨烯懸濁液中加入石英光纖，經超聲振蕩，使石墨烯結晶生長在石英光纖纖維上。

優選的石墨烯薄膜在石英光纖纖維的生長方式，可以是加氧助劑熱化學氣象沉降法和等離子加氧助劑化學氣象沉降法在石英光纖纖維上生長石墨烯薄膜。

優選的石墨烯薄膜在石英光纖纖維的生長方式，可以是含碳的單質或化合物可以粘附在石英光纖纖維上或在石英光纖纖維旁邊，通過氣化結晶的方式，生長在石英光纖纖維。

本實用新型的有益效果

1、由于采用了石墨烯作為導電體，大大降低了導體的電阻率，提高了輸電效率，石墨烯強度大，質量輕便于安裝維護，同時，石墨烯耐氧化不腐蝕，使電纜壽命大大加強。

2、采用石墨烯包裹石英光纖纖維設計，大大加強了石英光纖的韌度和強度，延長了光纖的使用壽命。

3、采用輸電和傳輸信息一體化設計，改變了傳統輸電和信息傳輸模式，實現一根電纜具備輸電和傳輸信息的雙重功能。

由于采用了上述技術方案，從而使本實用新型實解決傳統電力電纜應用的制約條件，石墨烯與光纖的有機結合，實現了輸電的高效，低成本，安全可靠，有利于電力和通信事業的發展。

附圖說明

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型結構示意圖：

1、石英光纖纖維，2、石墨烯薄膜層，3、保護絕緣層。