[发明专利]超高导电电线电缆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超高导电电线电缆及其制备方法。该方法首先枝晶状铜粉与防烧结剂粉混合并等离子处理，然后氢气还原、CVD法沉积石墨烯，经过SPS烧结及电缆拉丝工艺得到超高导电电线电缆。本发明的超高导电电线电缆及其制备方法，使用单晶铜以及控制相应的温度等参数，可以更好地控制石墨烯的层数，实现单晶铜基石墨烯复合材料的大规模制备，最大程度上提高材料电导率，实现超高导电(100％IACS)。

技术领域

本发明涉及电线电缆技术领域，具体涉及一种超高导电电线电缆及其制备方法。

背景技术

随着科技的飞速发展，许多新兴技术产业对铜材料的性能要求也越来越高，甚至对电导率高于纯铜的超高导电铜材料的需求也日益迫切。

目前的超高导电铜材料大致可分为纯铜、合金铜及铜基复合材料三大类。其中纯铜材料与合金铜材料的导电率都有很大的局限性。而铜基复合材料以铜为基体，通过添加增强体，结合复合效应和协同效应来提高电导率，兼具导电、导热，耐磨损等优异性能，已广泛地应用于电线电缆、集成电路、电触点材料等方面。铜基复合材料中，增强体是影响其电导率的最重要因素。石墨烯是新近发现的一种二维平面结构材料，具备优异的电学、热学和机械性能。单层石墨烯的载流子迁移率高达15000cm2(V·S)，热导率为5150W(m·K)，杨氏模量高达130GPa，是理想的增强体材料。

目前，石墨烯铜复合材料主要通过机械球磨法、原位生长法等制备。这些方法易造成石墨烯层数过多、团聚等不良现象，得到的复合材料电导率不高。而化学气相沉积法(CVD法)，可制得层数少、均匀性好的优质石墨烯，并能够大规模连续化生产。但CVD法的不足在于，其制得的石墨烯存在大量晶界，造成电子散射，极大地降低材料电导率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种超高导电电线电缆。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种超高导电电线电缆，采用石墨烯包覆铜粉制成，所述铜粉包括单晶铜，所述石墨烯层包覆的面积为铜粉表面积的90％～100％。

优选地，所述铜粉中单晶铜的含量为80％～100％。

优选地，所述单晶铜的晶面指数为(111)。

优选地，所述石墨烯包覆层的层数为1～2层。

优选地，所述石墨烯包覆层中层数为1～2层的石墨烯占所述石墨烯包覆铜粉总量的20％～30％，其余所述石墨烯包覆铜粉的所述石墨烯包覆层的层数大于5层，包覆的面积为所述铜粉表面积的100％。

优选地，所述石墨烯包覆层的层数大于等于5层，包覆的面积为所述铜粉表面积的100％。

本发明的另一目的在于，解决化学气相沉积法制得的石墨烯因有大量晶界而造成电子散射，导致电导率极低的问题，提供一种超高导电电线电缆的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种超高导电电线电缆的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：将枝晶状铜粉与防烧结剂粉体按质量比4:1均匀混合，得到混合粉体；

步骤S2：将步骤S1得到的混合粉体放入石英管内，并抽真空；

步骤S3：向石英管内保持通入氢气和甲烷以生长石墨烯，其中氢气的流速固定，甲烷的流速按时间间隔以固定流速增长，温度持续升温至超过1000℃后停止通入甲烷，快速降温，降至200℃时停止通入氢气，得到石墨烯包覆铜粉/防烧结剂复合粉体；

步骤S4：将石墨烯包覆铜粉/防烧结剂复合粉体用去离子水反复清洗并进行超声分散，抽滤，干燥，得到石墨烯包覆铜粉；