[发明专利]一种石墨烯电线电缆导体

说明书

技术领域

本发明涉及电线电缆领域，具体涉及一种电线电缆导体的结构和制造方法。技术背景电线电缆是用以传输电力、传递信息和实现电磁能量转换的一大类电工线材产品。电线电缆是量大面广、用途遍及所有领域的一大类产品，也是任何一个用电场合必须的配套产品。

电线电缆是工业的血管，社会的神经，电机的心脏 。电线电缆产品有四个基本结构元件：导体、绝缘、屏蔽和护层。导体应有较高导电率和传输光波的能力。目前，电线电缆中的导体主要由铜材料作导电线芯材料。 作为电线电缆导体，铜具有以下有点： 1) 延展性能好，仅次于银而居第二位，2) 导热性能好，仅次于银和金而居第三位。  3) 塑性好，可用于加工成各种形状。4)易于焊接。5) 机械性能好，有足够的抗拉强度和伸长率。6) .铜的柔韧度比较强，适用电线电缆的特点。 

但铜作为电线电缆导体，又有着成本高、抗腐蚀性差的特点。在一些应用环境中，需要在铜表面进行电镀金属涂层来增强铜的抗氧化能力。不仅成本高，而且还面临着环境污染，导电能力下降的缺点，限制了铜的使用。

 石墨烯是一种由纯碳原子组成的二维材料，有着所有材料中最高的载流子传输速度，超强的耐大电流能力，同时由于其致密的分子结构，除了氢原子以外的物质均不能透过石墨烯材料。将石墨烯结合金属材料，形成电线电缆的导体，不仅能够增强铜等金属材料的导电能力，减少铜等金属材料的使用，还能增强金属材料的抗腐蚀能力，从而为电线电缆行业带来成本、环保等方面的优势。

发明内容

本发明提供了一种石墨烯电线电缆导体结构和制造方法，在导体电芯的表面直接生长单层、双层或者少层的石墨烯，利用石墨烯的超高载流子传输速度改善导体电芯的导电能力并提高其耐腐蚀能力。为了实现上述目的，本发明所描述的一种石墨烯电线电缆导体，由导体电芯和石墨烯薄膜组成，石墨烯薄膜附着于导体电芯表面；进一步，所述的石墨烯薄膜为10个碳原子厚度以下的石墨烯，优选5层以下的石墨烯；

进一步，石墨烯薄膜采用直接在导体电芯表面生长的方式，将石墨烯薄膜附着于导体电芯表面；

进一步，石墨烯薄膜的生长方式可以是普通的化学气象沉积方法，也可以是等离子体增强化学气相沉积法，或者微波增强等离子体化学气相沉积法；

进一步，石墨烯生长的碳源来自于含碳气体或者含碳液体或者含碳固体，可以涂覆于导体上或者置于导体附近，通过气化的方式，使碳到达导体表面进行生长；

进一步，所述的导体电芯可以是铜、银或者铝，也可以是在表面镀钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、镥、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金等金属元素的铜、银或者铝导体；

进一步，可以将【金属-石墨烯】的结构作为基本结构，重复上述过程，制造以【金属-石墨烯】为基本单元的多层复合结构导体；

进一步，【金属-石墨烯】_n 结构，n大于等于1；

进一步，【金属-石墨烯】_n结构中，金属的种类在不同的第1至第n层，可以相同，也可以不相同，可以使用一种金属，也可以是多种金属的合金，或者多重金属镀层形成的导体。  

附图说明 

附图1 是本发明所述的石墨烯电线电缆导体的结构示意图，为第一种实施例。

附图2是本发明所述的石墨烯电线电缆导体的结构示意图，为第二种实施例。

附图3是本发明所述的石墨烯电线电缆导体结构示意图，使用【金属-石墨烯】n 结构， n=2 的实施例。

附图4是本发明所述的石墨烯电线电缆导体结构示意图，使用【金属1-金属2-石墨烯】-【金属3-石墨烯】结构。

具体实施方式

结合具体实施例和附图，对本发明做进一步的详细介绍，但本发明不局限于下述具体实施例。

实施例一： 请参阅图1 所示，选用铜线 10 作为导体，通过化学气象沉积的方式，使用甲烷等含碳气体作为碳源，在500~1100摄氏度进行石墨烯11的生长，具体步骤如下：步骤1 ：铜表面预处理，使用氢气等还原性气体，在500至1100摄氏度的无氧环境中，将表面的氧化物去除，使纯铜裸露于气氛中；步骤2：通入甲烷等含碳气体，使甲烷在高温下分解，释放碳原子，在铜表面自限制生长为石墨烯；步骤3：降温，取出表面生长有石墨烯的铜丝，制作完成石墨烯-铜丝电线电缆导体。