[發(fā)明專利]一種復合型石墨烯光纖電纜及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610020230.3
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105469852A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 王干;周興國
• 申請（專利權）人: 王干
• 主分類號: H01B1/04
• 分類號: H01B1/04;H01B9/02;G02B6/44;H01B7/17;H01B13/06;H01B13/22
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技術領域

本發(fā)明電力輸電領域，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 一種復合型石墨烯光纖光纜及制備方法。

背景技術

光纖電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，這種結構形式兼具電纜與通信雙重功能，一般稱作OPGW光纜，還 有一種是在傳統(tǒng)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(tǒng)自身 的線路資源，特別是電力配網系統(tǒng)，避免在頻率資源、路由協(xié)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。

石墨烯結構非常穩(wěn)定，迄今為止，研究者仍未發(fā)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(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結構使碳原子 具有優(yōu)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(fā)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(fā)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5300W/（m·K），高于碳納米管和金剛石，常溫下其電 子遷移率超過15000cm2/（V·s），又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6Ω· 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。

目前國內在光纖電纜技術有本發(fā)明人在2014年申請公開的一種銅基石墨烯光纖 電纜，公開號CN204143944U，該技術特征是在在于石英光纖纖芯外層包裹一層石英光纖包 層，在石英光纖包層上鍍上一層銅鍍層，在銅鍍層的外層沉積生長一層石墨烯膜層，構成單 根銅基石墨烯光纖。這種技術由于在鍍銅上生長石墨烯要在高溫爐中進行，其溫度要在 800-1000℃，這樣對鍍銅面和石英光纖線芯都有一定的損害，且制作工藝復雜，生產成本較 高，不宜推廣和產業(yè)化，亟待解決。

發(fā)明內容

為了解決現有石墨烯電光纜存在的問題，解決傳統(tǒng)電光纜成本高，安裝維護困難 控制系統(tǒng)復雜，安全可靠性低問題。本發(fā)明提供一種復合型石墨烯光纖光纜及制備方法。

本發(fā)明為實現其目的所采取的技術方案：一種復合型石墨烯光纖光纜及制備方 法，其中復合型石墨烯光纖光纜，包括：石英光纖，石英光纖包層，銅箔石墨烯膜層，保護絕 緣層。其特征在于在銅箔上用CVD法沉積生長一層石墨烯薄膜，形成銅箔石墨烯膜層，銅箔 石墨烯膜層的銅箔側涂覆膠粘層，石英光纖的纖芯外層包裹一層石英光纖包層，把生長石 墨烯薄膜的銅箔卷繞在石英光纖的外層，構成石墨烯光纖導電體，石墨烯光纖導電體的外 側涂覆一層絕緣保護層，構成石墨烯光纖電纜。由于石墨烯具有高導電性，其電子遷移率是 銅的100倍以上，石墨烯導電層是電力傳輸介質，由于銅的電導率比石墨烯低很多，經過銅 箔層的電子較少，對光纖纖芯起到信號屏蔽，使光纖纖芯的光信號不受外層導電層的電信 號影響，保證了光信號的穩(wěn)定性和低衰減性，內部的石英光纖是光信號傳輸介質，光信息信 號從石英光纖傳輸，在同一根石墨烯光纖電纜里實現電力和光信號的同步傳輸。

所述的銅箔，其特征在于銅箔是長帶狀，銅箔的長度在1-10km，寬度10-20cm，厚度 為10-500μm，銅的純度98-100%，銅箔上石墨烯膜層的厚度為10-100μm。

所述的石墨烯光纖光纜，其特征在于石英光纖的包層外卷繞銅箔石墨烯膜層，銅 箔石墨烯膜層的卷繞次序為銅箔層緊靠石英光纖包層為卷繞內側，石墨烯膜層為卷繞外 側，銅箔石墨烯膜層的層數1-100層。

所述的石墨烯光纖光纜，其特征在于石英光纖的包層外卷繞銅箔石墨烯膜層，銅 箔石墨烯膜層在卷繞時，銅箔層涂上一層膠粘層，膠粘層的厚度為50-300μm，把銅箔與石英 光纖的包層緊緊粘接在一起，然后連續(xù)卷繞層層膠粘。