[发明专利]一种专用于提升电缆导电性的石墨烯导电粉末及制备方法有效

专利信息
申请号: 201710356488.5 申请日: 2017-05-19
公开(公告)号: CN107180666B 公开(公告)日: 2018-11-13
发明(设计)人: 陈庆;王镭迪;曾军堂 申请(专利权)人: 长沙汉河电缆有限公司
主分类号: H01B1/02 分类号: H01B1/02;H01B1/04;H01B13/00
代理公司: 北京华仲龙腾专利代理事务所(普通合伙) 11548 代理人: 李静
地址: 410000 湖南省长*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 石墨烯 导电性 导电粉末 锡银合金 电缆 导电层 粘接 制备 石墨烯分散液 激光束焊接 粘结剂干燥 致密 表面形成 电弧喷涂 电缆材料 电缆线芯 分散均匀 混合球磨 直接电弧 电缆线 喷涂于 铝芯 球磨 铜芯 芯材 焊接
【说明书】:

发明属于电缆材料导电性的提升技术领域,提供了一种专用于提升电缆导电性的石墨烯导电粉末及制备方法。通过将石墨烯与锡银合金混合球磨,然后加入石墨烯分散液,接着进行球磨和干燥,并加入粘结剂干燥,通过将石墨烯与锡银合金预先分散粘接后,进一步通过激光束焊接,将石墨烯与锡银合金形成分散均匀、粘接牢固的导电粉末。通过将石墨烯与锡银合金焊接负载,使得石墨烯能够在电缆线芯表面通过电弧喷涂形成致密、均匀的导电层,较佳的发挥了石墨烯的导电性。相比于直接将石墨烯加入电缆的芯材,本发明的导电粉末使用更为方便、使用工艺简单。将该导电粉末直接电弧喷涂于铜芯或铝芯的电缆线表面形成导电层,可以大幅提升电缆导电性。

技术领域

本发明涉及电缆导电性的提升领域,尤其是涉及一种专用于提升电缆导电性的石墨烯导电粉末及制备方法。

背景技术

电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业,产品品种满足率和国内市场占有率均超过90%。在世界范围内,中国电线电缆总产值已超过美国,成为世界上第一大电线电缆生产国。伴随着中国电线电缆行业高速发展,新增企业数量不断上升,行业整体技术水平得到大幅提高。中国经济持续快速的增长,为线缆产品提供了巨大的市场空间,中国市场强烈的诱惑力,使得世界都把目光聚焦于中国市场,在改革开放短短的几十年,中国线缆制造业所形成的庞大生产能力让世界刮目相看。随着中国电力工业、数据通信业、城市轨道交通业、汽车业以及造船等行业规模的不断扩大,对电线电缆的需求也将迅速增长,未来电线电缆业还有巨大的发展潜力。

现有电缆线大都采用铜芯或铝芯,因其各自本身的优缺点,有着不同的应用领域。但总体来说,两种材料均有着由于电阻较高,输送电过程中损耗较大的缺点,渐渐不能适应未来本行业的高速发展。改善电缆材料的导电性能的方法有多种,如采取锡或银的热镀和电镀、采取合金材料等,但因原材料成本受限或工艺过程复杂的影响,未能取得突破。

自2004年,英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫成功地分离出石墨烯,为材料学的研究开创了一个崭新的领域,有望在高导电材料的广泛应用领域引发材料革命。目前为止,石墨烯仍是世界上最薄(厚0.34 nm,比表面积为2 630 m2/g),最坚硬(破坏强度:42 N/m 杨氏模量与金刚石相当)的纳米材料,常温下其电子迁移率为0.2×106 cm2/(V•s)(硅的100倍),而电阻率只有10-6Ω•cm,为世界上迄今为止电阻率最小的材料。因为石墨烯的电阻率极低,电子迁移的速率极快,柔韧性极强,因此被期待用于作为发展新一代更薄、导电速率更快,柔韧性更强的电子产品的核心材料。科学家们普遍认为,在不久的将来,石墨烯必将以其高导电性、高机械强度,而成为取代传统电子器件的新一代电子器件的新星材料石墨烯特殊的结构赋予了它诸多优异的性能。

因此,使用石墨烯改善现有电缆线电导率成为可能。但在实际使用时,将石墨烯加入电缆芯材,不但需要较高的石墨烯使用量,而且分散工艺困难,通常需要将铜、铝完全熔化后处理,毫无疑问,这极大地增加了工艺复杂性和成本。

发明内容

针对以上缺陷,本发明提出一种专用于提升电缆导电性的石墨烯导电粉末及制备方法,其技术特点是将石墨烯与锡银合金通过研磨形成复合粉,并辅助粘接剂制备成石墨烯导电粉末。该石墨烯导电粉末在高压加热条件可以直接喷涂在铜芯或铝芯的表面形成导电层,可以大幅提升电缆导电性。同时,此种方法克服了在电缆芯材中添加石墨烯难以分散、工艺复杂和造价高等缺陷。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种专用于提升电缆导电性的石墨烯导电粉末的制备方法,其特征是:将石墨烯与锡银合金通过研磨形成复合粉,并辅助粘接剂制备成石墨烯导电粉末,具体步骤如下:

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