[發明專利]新型石墨烯增強鋁導線及其制備方法

有效

• 申請號: 201911421621.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111063472B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 盧科偉;楊新偉;李辰鵬;王成軍
• 申請（專利權）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;H01B5/02;H01B13/00;C23C16/26
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 王勤思

本發明公開了一種新型石墨烯增強鋁導線，為鋁層和石墨烯層疊加形成的雙層結構沿順時針或逆時針經卷繞形成的柱狀實心結構，在所述柱狀實心結構的徑向上，所述鋁層和所述石墨烯層交替設置且相鄰的所述鋁層和所述石墨烯層之間貼合設置。本發明還公開了一種新型石墨烯增強鋁導線的制備方法，包括：提供所述鋁層和所述石墨烯層疊加并卷繞形成的所述柱狀結構；以及沿所述柱狀結構的徑向對所述柱狀結構進行擠壓，相鄰的所述鋁層和所述石墨烯層之間貼合設置，形成所述柱狀實心結構。

技術領域

本發明涉及導線技術領域，特別是涉及一種新型石墨烯增強鋁導線及其制備方法。

背景技術

第二次工業革命之后，電的發明和應用對人們的生活產生了巨大的影響，電力應用分為兩個重要部分，其一為發電，其二為電力輸送。在電力輸送過程中，電線及電纜對于電力傳輸效率起到了決定性的作用。對于電線和電纜主要性能要求為力學性能和電學性能，具體為抗拉強度和導電率，因為電纜架設過程中一般采用大跨度建設，以減少架設成本，如果電纜的強度不夠，會在運行過程中受自身重力的影響而下垂，并最終斷裂；而電纜的導電性較差時，會極大的影響電纜的傳輸效率且因電阻產生的熱量也會嚴重影響電纜的壽命。

目前常用的電纜材料為銅芯及鋁芯，銅的強度及導電性基本能夠滿足電纜的性能要求，但是大規模應用時，成本成為了銅芯電纜的短板；鋁芯電纜相比于銅芯電纜，其強度的短板在各種制備工藝的組合下已經能夠滿足輸電電纜的要求，但是其導電性仍有不足。

發明內容

基于此，有必要提供一種兼具力學強度和導電性的新型石墨烯增強鋁導線及其制備方法。

一種新型石墨烯增強鋁導線，為鋁層和石墨烯層疊加形成的雙層結構沿順時針或逆時針經卷繞形成的柱狀實心結構，在所述柱狀實心結構的徑向上，所述鋁層和所述石墨烯層交替設置且相鄰的所述鋁層和所述石墨烯層之間貼合設置。

在其中一個實施例中，單層的所述鋁層與單層的所述石墨烯層的厚度比為(3×10³～10⁴):1。

在其中一個實施例中，所述柱狀實心結構的直徑為15mm～25mm。

一種所述的新型石墨烯增強鋁導線的制備方法，包括：

提供所述鋁層和所述石墨烯層疊加并卷繞形成的所述柱狀結構；以及

沿所述柱狀結構的徑向對所述柱狀結構進行擠壓，使相鄰的所述鋁層和所述石墨烯層之間貼合設置，形成所述柱狀實心結構。

在其中一個實施例中，所述擠壓的溫度為350℃～550℃。

在其中一個實施例中，擠壓后的所述柱狀實心結構的直徑與擠壓前的所述柱狀結構的直徑的比值1:(1.1～3)。

在其中一個實施例中，提供所述柱狀結構的步驟包括：

在卷對卷化學氣相沉積裝置的進氣口段放置鎳板；

將鋁箔放入所述卷對卷化學氣相沉積裝置中，真空環境下，在等離子發生區域通入工作氣體載入氣態碳源，從而所述鋁箔上沉積形成所述石墨烯層；

將生長完所述石墨烯層的雙層結構沿順時針或逆時針經卷繞形成所述柱狀結構。

在其中一個實施例中，所述工作氣體選自氫氣、氬氣、氦氣和氮氣中的一種或多種。

在其中一個實施例中，所述氣態碳源選自甲烷、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，所述工作氣體的流速為80sccm～120sccm，所述氣態碳源的流速為5sccm～30sccm。