[發(fā)明專利]石墨烯鋁復(fù)合導(dǎo)線及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911415192.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111161903B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳長科;盧科偉;李辰鵬;王成軍
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆烯金石墨烯科技有限公司
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B1/04;H01B13/00;C23C28/00;C23C16/26
• 代理公司: 北京華進(jìn)京聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 王勤思

本發(fā)明公開了一種石墨烯鋁復(fù)合導(dǎo)線，為芯殼結(jié)構(gòu)，所述芯殼結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外包括鋁基體、圍繞所述鋁基體設(shè)置的中間金屬層以及圍繞所述中間金屬層設(shè)置的石墨烯層，所述中間金屬層中的金屬為銅和鎳中的一種或兩種。本發(fā)明還公開了一種石墨烯鋁復(fù)合導(dǎo)線的制備方法，包括：在所述鋁基體表面形成所述中間金屬層，所述中間金屬層將所述鋁基體包裹得到雙層結(jié)構(gòu)；以及采用等離子體化學(xué)氣相沉積法在所述中間金屬層上形成所述石墨烯層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)線技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種石墨烯鋁復(fù)合導(dǎo)線及其制備方法。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)外較常用的高架高壓輸電導(dǎo)線包括銅導(dǎo)線和鋁基體。與鋁基體相比，銅導(dǎo)線的導(dǎo)電性好，強(qiáng)度高。但是，銅導(dǎo)線的成本較高，且銅屬于戰(zhàn)略資源，而鋁資源豐富，分布廣泛，成本低。近年來，隨著高架高壓輸電線的懸掛跨度越來越大，對鋁基體電纜的性能提出了更高的要求。

石墨烯具有較高強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電性，因此將其與純鋁或鋁復(fù)合材料復(fù)合，制備成石墨烯/鋁合金復(fù)合材料，可望用來改善鋁電纜的強(qiáng)度和導(dǎo)電性，使鋁基體的力學(xué)性能和電氣性能得到更好的匹配。石墨烯在鋁基體中的均勻分布成為石墨烯鋁復(fù)合材料制備過程中最大的難點，這嚴(yán)重影響到石墨烯的增強(qiáng)作用，粉末冶金法中將石墨烯粉末分布在鋁基體內(nèi)部，能夠發(fā)揮石墨烯的力學(xué)性能增強(qiáng)優(yōu)勢，但是對于導(dǎo)電性能卻無法有效提升。并且采用粉末冶金法制備石墨烯鋁復(fù)合材料中，由于石墨烯較大的比表面積，其在鋁基體中很容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，在粉末冶金工藝采用的機(jī)械球磨只是將增強(qiáng)相和基體相的粉末均勻地混合在一起，粉體間很難在球磨過程中就形成界面結(jié)合，從而影響石墨烯鋁復(fù)合材料的整體導(dǎo)電性。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對傳統(tǒng)方法制備的石墨烯鋁復(fù)合材料的導(dǎo)電性差的技術(shù)問題，提供一種石墨烯鋁復(fù)合導(dǎo)線及其制備方法。

一種石墨烯鋁復(fù)合導(dǎo)線，為芯殼結(jié)構(gòu)，所述芯殼結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外包括鋁基體、圍繞所述鋁基體設(shè)置的中間金屬層以及圍繞所述中間金屬層設(shè)置的石墨烯層，所述中間金屬層中的金屬為銅和鎳中的一種或兩種。

在其中一個實施例中，所述鋁基體為圓柱形。

在其中一個實施例中，所述鋁基體為實心結(jié)構(gòu)。

在其中一個實施例中，所述鋁基體的直徑為0.4mm～1mm。

在其中一個實施例中，所述中間金屬層的厚度為0.1μm～10μm。

在其中一個實施例中，所述石墨烯層的厚度為0.334nm～3nm。

一種所述的石墨烯鋁復(fù)合導(dǎo)線的制備方法，包括：

在所述鋁基體表面形成所述中間金屬層，所述中間金屬層將所述鋁基體包裹得到雙層結(jié)構(gòu)；以及

采用等離子體化學(xué)氣相沉積法在所述中間金屬層上形成所述石墨烯層。

在其中一個實施例中，形成所述中間金屬層的方法為電鍍法或磁控濺射法。

在其中一個實施例中，在所述中間金屬層上形成所述石墨烯層的步驟包括：

在真空和等離子體氛圍下，通入工作氣體并帶入氣態(tài)碳源；

于450℃～400℃下在所述中間金屬層上形成所述石墨烯層。

在其中一個實施例中，所述工作氣體包括氫氣，以及任選的惰性氣體和氮氣中的一種或多種。

在其中一個實施例中，所述氣態(tài)碳源選自甲烷、甲醇、乙醇、甲酸甲酯、乙炔的一種或多種。

在其中一個實施例中，所述工作氣體的通入量為100sccm～300sccm，所述氣態(tài)碳源的通入量為5sccm～30sccm。