[发明专利]新型石墨烯增强铝导线及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型石墨烯增强铝导线，为铝层和石墨烯层叠加形成的双层结构沿顺时针或逆时针经卷绕形成的柱状实心结构，在所述柱状实心结构的径向上，所述铝层和所述石墨烯层交替设置且相邻的所述铝层和所述石墨烯层之间贴合设置。本发明还公开了一种新型石墨烯增强铝导线的制备方法，包括：提供所述铝层和所述石墨烯层叠加并卷绕形成的所述柱状结构；以及沿所述柱状结构的径向对所述柱状结构进行挤压，相邻的所述铝层和所述石墨烯层之间贴合设置，形成所述柱状实心结构。

技术领域

本发明涉及导线技术领域，特别是涉及一种新型石墨烯增强铝导线及其制备方法。

背景技术

第二次工业革命之后，电的发明和应用对人们的生活产生了巨大的影响，电力应用分为两个重要部分，其一为发电，其二为电力输送。在电力输送过程中，电线及电缆对于电力传输效率起到了决定性的作用。对于电线和电缆主要性能要求为力学性能和电学性能，具体为抗拉强度和导电率，因为电缆架设过程中一般采用大跨度建设，以减少架设成本，如果电缆的强度不够，会在运行过程中受自身重力的影响而下垂，并最终断裂；而电缆的导电性较差时，会极大的影响电缆的传输效率且因电阻产生的热量也会严重影响电缆的寿命。

目前常用的电缆材料为铜芯及铝芯，铜的强度及导电性基本能够满足电缆的性能要求，但是大规模应用时，成本成为了铜芯电缆的短板；铝芯电缆相比于铜芯电缆，其强度的短板在各种制备工艺的组合下已经能够满足输电电缆的要求，但是其导电性仍有不足。

发明内容

基于此，有必要提供一种兼具力学强度和导电性的新型石墨烯增强铝导线及其制备方法。

一种新型石墨烯增强铝导线，为铝层和石墨烯层叠加形成的双层结构沿顺时针或逆时针经卷绕形成的柱状实心结构，在所述柱状实心结构的径向上，所述铝层和所述石墨烯层交替设置且相邻的所述铝层和所述石墨烯层之间贴合设置。

在其中一个实施例中，单层的所述铝层与单层的所述石墨烯层的厚度比为(3×10³～10⁴):1。

在其中一个实施例中，所述柱状实心结构的直径为15mm～25mm。

一种所述的新型石墨烯增强铝导线的制备方法，包括：

提供所述铝层和所述石墨烯层叠加并卷绕形成的所述柱状结构；以及

沿所述柱状结构的径向对所述柱状结构进行挤压，使相邻的所述铝层和所述石墨烯层之间贴合设置，形成所述柱状实心结构。

在其中一个实施例中，所述挤压的温度为350℃～550℃。

在其中一个实施例中，挤压后的所述柱状实心结构的直径与挤压前的所述柱状结构的直径的比值1:(1.1～3)。

在其中一个实施例中，提供所述柱状结构的步骤包括：

在卷对卷化学气相沉积装置的进气口段放置镍板；

将铝箔放入所述卷对卷化学气相沉积装置中，真空环境下，在等离子发生区域通入工作气体载入气态碳源，从而所述铝箔上沉积形成所述石墨烯层；

将生长完所述石墨烯层的双层结构沿顺时针或逆时针经卷绕形成所述柱状结构。

在其中一个实施例中，所述工作气体选自氢气、氩气、氦气和氮气中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述气态碳源选自甲烷、甲醇、乙醇、甲酸甲酯、乙炔的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述工作气体的流速为80sccm～120sccm，所述气态碳源的流速为5sccm～30sccm。