[發(fā)明專利]定向石墨烯合金復合導線、制備方法及其制備裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811633822.8
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109493990B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董豪聰;姜小川;田博;李俊竺;王洪煒
• 申請（專利權(quán)）人: 田博
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B1/04;H01B3/40;H01B5/02;H01B7/02;H01B7/24;H01B7/26;H01B7/295;H01B13/06;H01B13/16
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及定向石墨烯合金復合導線、制備方法及其制備裝置。該復合導線由內(nèi)至外依次包括金屬絲、高導電率石墨烯金屬合金、二硫化鉬環(huán)氧樹脂；高導電率石墨烯金屬合金以冶金結(jié)合的方式包覆金屬芯，二硫化鉬環(huán)氧樹脂涂覆在高導電率石墨烯金屬合金外層。高導電率石墨烯金屬合金中的石墨烯納米片、二硫化鉬環(huán)氧樹脂中的二硫化鉬納米片沿導線軸向定向排列。本發(fā)明在導線制備階段向其中添加二維石墨烯，并在定向磁場作用下使其沿軸線方向定向排布，大幅提高其導電率；再涂覆二硫化鉬環(huán)氧樹脂外層，提高復合導線的耐磨性、絕緣性和阻燃性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及高密集電子電路，具體涉及定向石墨烯合金復合導線、制備方法及其制備裝置。

背景技術(shù)

電線也稱電能傳導線，用于將電能從電源傳輸至負載。電線一般都由芯線、絕緣包皮和保護外皮三個部分組成，絕緣包皮多為橡膠或塑料等高分子材料，如：橡膠、聚氯乙烯、乙丙橡膠等，其允許使用的溫度范圍為-20℃～120℃，當溫度過高時，導線外側(cè)的有機絕緣層會發(fā)生老化，進而導致絕緣性降低，甚至失效，由于普通導線的絕緣包皮機械強度較差，在施工過程中易發(fā)生磨損而將導電芯裸露在外面，當絕緣層由于機械原因破壞或者老化時，就會導致導線在電流傳輸過程中漏電、短路進而引起火災。

電線著火區(qū)別于其它著火，當發(fā)生著火時，導電芯外的絕緣層會成為傳遞火種的介質(zhì)，將火災范圍迅速擴大，造成巨大損失。

此外，但是隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求逐年攀升，如何提高輸電效率、降低線路損耗等問題對電力建設(shè)部門及研究工作者提出了挑戰(zhàn)。輸電線路損耗主要包括電阻損耗和電暈損耗兩方面，在后者基本相同的情況下，輸電線路損耗主要由前者決定，提高導電率是降低輸電損耗的一種有效方法，因此高導電率鋁導體材料應運而生，前人對提高導線的導電性能的方法一般通過優(yōu)化合金元素配比、改善熱處理工藝或復合變質(zhì)等方法，這些方法只能小幅度提升其導電性，提升空間有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提出了一種定向石墨烯合金復合導線、制備方法及其制備裝置，利用石墨烯、二硫化鉬具有抗磁性，在定向磁場作用可實現(xiàn)定向排布的特性，同時結(jié)合石墨烯面內(nèi)超高導熱性能以及二硫化鉬的絕緣性能和耐磨性，而制備出一種高導電、高強度的自絕緣復合導線。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種定向石墨烯合金復合導線，所述復合導線由內(nèi)至外依次包括金屬絲、高導電率石墨烯金屬合金、二硫化鉬環(huán)氧樹脂；高導電率石墨烯金屬合金以冶金結(jié)合的方式包覆金屬芯，二硫化鉬環(huán)氧樹脂涂覆在高導電率石墨烯金屬合金外層；

所述高導電率石墨烯金屬合金中石墨烯納米片沿導線軸向定向排列，石墨烯納米片為非氧化石墨烯的層狀堆積體，質(zhì)量分數(shù)為1～5wt％；

所述二硫化鉬環(huán)氧樹脂中二硫化鉬納米片沿導線軸向定向排列，二硫化鉬納米片質(zhì)量百分數(shù)為1～5wt％，層數(shù)為50～200層，二硫化鉬納米片厚度為20～80nm。

本發(fā)明提供一種上述定向石墨烯合金復合導線的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備二硫化鉬納米片分散液；

(2)按質(zhì)量百分比將步驟(1)制得的二硫化鉬納米片分散液、固體環(huán)氧樹脂基體、耦合劑加熱混勻，脫除氣泡，制得二硫化鉬環(huán)氧樹脂溶液；

(3)按質(zhì)量百分比稱取石墨烯、炭黑和金屬，恒溫真空熔煉，制得石墨烯合金熔體；

(4)將步驟(3)制得的熔煉混勻的石墨烯合金熔體經(jīng)磁場調(diào)節(jié)，熔體內(nèi)部石墨烯定向排布，磁場調(diào)節(jié)的過程中，將熔體冷卻包覆金屬絲，磁場方向與金屬絲軸向平行；