[发明专利]线缆的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种线缆的制造方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的线缆的 制造方法。

背景技术

线缆是电子产业里较为常用的信号传输线材，微米级尺寸的线缆更广泛 应用在IT产品、医学仪器、空间设备中。传统的线缆内部设置有两个导体， 内导体用以传输电信号，外导体用以屏蔽传输的电信号并且将其封闭在内 部，从而使线缆具有高频损耗低、屏蔽及抗干扰能力强、使用频带宽等特性， 请参见文献“Electromagnetic Shielding of High-voltage Cables”(M.De Wulf，P. Wouters et.al.，Journal of Magnetism and Magnetic Materials，316，e908-e901 (2007))。

一般情况下，线缆从内至外的结构依次为形成内导体的缆芯、包覆在缆 芯外表面的绝缘结构、形成外导体的屏蔽结构和保护结构。其中，缆芯用来 传输电信号，材料以铜、铝或铜锌合金为主。对于以金属材料形成的缆芯， 最大问题在于交变电流在金属导体中传输时会产生趋肤效应(Skin Effect)。趋 肤效应使金属导体中通过电流时的有效截面积减小，从而使导体的有效电阻 变大，导致信号丢失。另外，以金属材料作为缆芯及屏蔽结构的线缆，其强 度较小，质量及直径较大，无法满足某些特定条件，如航天领域、空间设备 及超细微线缆的应用。

现有技术中，线缆的制造方法一般包括以下步骤：包覆聚合物于所述缆 芯的外表面形成绝缘结构；将多股金属线直接或通过编织包覆在绝缘结构外 形成屏蔽结构或用金属膜卷覆在绝缘结构外形成屏蔽结构；以及包覆一保护 材料于所述屏蔽结构的外表面。

碳纳米管是一种新型一维纳米材料，其具有优异的导电性能、高的抗张 强度和高热稳定性，在材料科学、化学、物理学等交叉学科领域已展现出广 阔的应用前景。目前，已有将碳纳米管与金属混合形成复合材料，从而用来 制造线缆的缆芯。然而，碳纳米管在金属中为无序排列，且很难分散均匀， 仍无法解决上述金属导线中的趋肤效应问题。且该包含碳纳米管的缆芯的制 造方法为将微量碳纳米管与金属通过真空熔融、真空烧结或真空热压的方法 进行混合，制造方法较为复杂。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种线缆的制造方法，该方法简单、成本较低、 易于规模化生产，且所制造的线缆具有良好的导电性能。

一种线缆的制造方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管膜；形成导电材 料附着于所述碳纳米管结构表面；对所述形成有导电材料的碳纳米管结构进 行扭转，形成一具导电性的碳纳米管线状结构；形成绝缘材料包覆所述碳纳 米管线状结构；形成屏蔽材料包覆所述绝缘材料；以及形成保护材料包覆所 述屏蔽材料。

与现有技术相比较，本发明提供的碳纳米管线状结构是通过对所述碳纳 米管结构进行扭转而制造，制备方法简单、成本较低、易于规模化生产。另 外，由于所述线缆包括导电材料，故所述线缆具有较好的导电性能。

附图说明

图1是本发明第一实施例线缆的截面结构示意图。

图2是本发明第一实施例线缆中单根碳纳米管的结构示意图。

图3是本发明第一实施例线缆的制造方法的流程图。

图4是本发明第一实施例线缆的制造装置的结构示意图。

图5是本发明第一实施例碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图6是本发明第一实施例沉积导电材料后的碳纳米管膜的扫描电镜照 片。

图7是本发明第一实施例沉积导电材料后的碳纳米管膜中的碳纳米管的 透射电镜照片。

图8是本发明第一实施例对沉积导电材料后的碳纳米管结构进行扭转后 所形成的绞线结构的扫描电镜照片。

图9是本发明第一实施例绞线中沉积有导电材料的碳纳米管的扫描电镜 照片。

图10是本发明第二实施例线缆的截面结构示意图。

图11是本发明第三实施例线缆的截面结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例线缆的结构及其制造方法。

本发明实施例提供一种线缆，该线缆包括至少一缆芯、包覆在缆芯外的 至少一绝缘结构、至少一屏蔽结构和一保护结构。