[發明專利]柔性導線及其制備方法

在審

• 申請號: 201610460935.7
• 申請日: 2016-06-23
• 公開（公告）號: CN107545948A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 李清文;劉丹丹;侯立干;劉功總
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所;中天科技裝備電纜有限公司
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B7/00;H01B13/02
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本發明涉及一種柔性導線，具體涉及一種柔性導線及該導線的制備方法，屬于新型導線加工技術領域。

背景技術

隨著科學技術和社會經濟的快速發展，人們對電子產品提出了越來越高的要求，作為電子產品元器件連接不可缺少的單元，輕質、柔性導線是可穿戴電子產品用導線的發展趨勢。導線是由導電線芯和絕緣層組成。傳統導線中的導體一般為高密度的金屬材料，目前金屬絲雖然可以加工最小直徑為20μm左右，但是強度非常差，在利用金屬材料提供可靠的載流性能的同時，也需要承擔其重量大、柔順性差的不足；纖維作為導線線芯，強度比較高，柔性比較好，但是其導電性差甚至不導電。因此導線柔性化一直是西方發達國家高度重視的前沿科學問題，亦是亟待解決的技術難題。目前西方發達國家在這方面的研究也處于起步階段，但是已經看到了技術可行性與應用前景從而備受重視，而我國基本上尚未開展此方面的針對性布局與研究開發。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種柔性導線及其制備方法，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種柔性導線，其包括：絕緣保護層和位于絕緣保護層內的導電線芯，所述導電線芯包括至少一根導電單元，所述導電單元包括數量比為1:1～5:1的金屬化纖維和金屬絲。

作為本發明的優選方案之一，所述金屬化纖維包括非金屬纖維和包覆于所述非金屬纖維表面的金屬導電層。

較為優選的，所述非金屬纖維與金屬導電層的厚度比為8:1～10:1。

較為優選的，所述非金屬纖維的直徑為100nm～100μm，所述金屬導電層的厚度為10nm～10μm。

作為優選實施方案之一，所述非金屬纖維包括聚酯纖維、聚酰亞胺纖維、尼龍纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、碳納米管纖維、石墨烯纖維中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

進一步的，所述金屬導電層的材質包括銅、銀、鋁、鎳、鈷、金中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

其中，所述金屬絲可以選自已經實現工業化生產的金屬絲。

作為優選實施方案之一，所述金屬絲的直徑為20μm～100μm。

進一步的，所述金屬絲的材質包括銅、銀、鋁、鎳、鈷、金中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

較為優選的，所述導電線芯的直徑為100nm～100μm。

進一步的，所述導電線芯的截面形狀包括圓形或扁線形，且不限于此。

優選的，所述導電線芯由復數根導電單元相互纏繞而成。

更優選的，所述導電線芯由3～50根導電單元相互纏繞而成。

作為優選實施方案之一，所述絕緣保護層的厚度為100nm～500μm。

進一步的，所述絕緣保護層包括高聚物絕緣層，所述高聚物絕緣層的材料包括聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、硅膠中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

本發明實施例還提供了所述柔性導線的制備方法，其包括如下步驟：

(1)在非金屬纖維的表面覆設金屬導電層，得到金屬化纖維，再將金屬化纖維與金屬絲按照1:1～5:1(例如，優選為3：1)的數量比摻雜制得導電單元；

(2)將多根導電單元加捻使之相互纏繞，得到導電線芯；

(3)在由導電單元構成的導電線芯的表面包覆絕緣保護層，制得所述柔性導線。

優選的，前述步驟(1)包括：采用電鍍、化學鍍、真空離子濺射法或真空蒸鍍法的任意一種在非金屬纖維的外周形成金屬導電層。

進一步的，所述真空離子濺射法或真空蒸鍍法包括：在真空環境中將待成膜金屬加熱至蒸發溫度，然后將蒸汽從真空室轉移，并在低溫非金屬纖維上連續凝結形成金屬導電層。

優選的，前述步驟(3)包括：采用超聲噴涂法或者將所述導電線芯依次浸入多種不同的高聚物溶液或熔體，利用表面張力作用，使高聚物溶液或熔體附著在導電線芯的表面，固化，從而在導電線芯的表面分別形成導體絕緣保護層。

優選的，所述高聚物溶液的濃度為5g/L～500g/L。

優選的，所述熔體的溫度為50℃～500℃。

優選的，前述步驟(3)包括：通過共軸擠壓法將絕緣保護層擠壓到導電線芯的表面。

優選的，所述共軸擠壓的壓力為10MPa～100MPa。

與現有技術相比，本發明的優點包括：